JP3770262B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータと車輪との間にクラッチを介挿した車両の駆動力制御装置に関するものである。

従来、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動モータで駆動可能とし、モータから後輪までのトルク伝達経路にクラッチや減速機が介装されている車両の駆動力制御装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。そして、一般に、クラッチは、モータの駆動停止に合わせて接続状態から切断状態に制御される。
特開平１１−２４３６０８号公報

ここで、上記クラッチとして、特開２００２−２２１２４１号公報に記載のようなクラッチを使用した場合に、クラッチをオフ（切断状態）に制御しても、車両の走行状態などによっては、係合子の噛み込みが解消されず当該クラッチが接続状態のままになっているおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車両停止中にクラッチをオフに制御した際に、確実にクラッチを切断状態とすることができる車両の駆動力制御装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、モータと、そのモータで駆動される車輪と、モータから車輪への動力伝達経路に介装されるクラッチとを備え、
上記クラッチは、モータ側の回転軸に連結する第１の回転部材と、車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、その第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、その係合子の周方向の位置を規制する保持器と、第１及び第２の回転部材の一方に対する上記保持器の固定及び解放を行うことでクラッチの接続及び切断を制御するクラッチ操作部と、を備え、上記クラッチ操作部による上記保持器の固定状態で第１及び第２の回転部材の他方と保持器との間の位相が変わることによって、上記係合子が第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となる機構のクラッチであって、当該クラッチは、モータ駆動中は上記保持器を固定状態として接続状態に制御され、上記モータの駆動を停止すると判定すると上記保持器を解放状態とすることで切断状態に制御される車両の駆動力制御装置であって、
上記モータは、車両停止中に、上記車輪を駆動可能なトルク未満で且つモータから車輪への動力伝達経路にあるガタを詰めるのに充分な大きさのトルクでモータ駆動可能となっていると共に、
車両停止直前のモータの駆動回転方向を推定する回転方向推定手段と、車両停止中にモータ駆動を停止するとき、上記保持器を解放状態とした後に、回転方向推定手段が推定したモータ駆動回転方向とは逆方向にモータを回転駆動させた後に当該モータを停止する車両停止中モータ停止手段を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、車両停止中にモータの駆動を停止する際に、確実にクラッチを非接続状態とすることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２（主駆動源）によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるようになっている。
上記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。

上記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ１５は、アクセル開度指示装置（加速指示操作部）であるアクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル１７の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサ４０の踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。

また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。上記ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づいて、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５の開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン２の出力トルクを制御することができる。

また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、エンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号をエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、符号３４は制動指示操作部を構成するブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。該ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。

制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、２Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、上記エンジン２の回転トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、上記発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転する。

上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）が制御されることで、界磁電流Ｉｆｈを通じて発電する電圧Ｖが制御される。すなわち、電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（デューティ比）を入力し、その発電機制御指令ｃ１に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出しつつ４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。

その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線９の途中にはジャンクションボックス１０が設けられている。上記モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。符号１３はデフを表す。
また、上記ジャンクションボックス１０内には電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。符号２４は、リレーであり、４ＷＤコントローラ８から指令によってモータ４に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。

また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクが目標モータトルクに調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、本実施形態のクラッチ１２は、次に示すようなメカニカルな機構で接続・切断が行われるクラッチであって、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて電磁クラッチ部１０６が接続状態又は切断状態となって、クラッチ１２の接続・切断の制御が行われるものである。
次に、そのクラッチ１２の機構・構成について図３及び図４を参照して説明する。

第２の回転部材である内輪部材１００と第１の回転部材である外輪部材１０１とが同軸に配置され、その内輪部材１００の外径面と外輪部材１０１の内径面との間の空間に係合子であるローラ１０２が周方向に沿って複数介挿されている。外輪部材１０１の内径面は円筒面となっているが、内輪部材１００の外径面には、周方向に沿って所定間隔毎にカム面１００ａが形成されている。該カム面１００ａは、例えば平坦面となることで、径方向で対向する外輪部材１０１の内径面との間に、それぞれ係合空間１０３を形成し、その係合空間１０３の円周方向両側が、両側に行くほど狭くなる楔空間１０３ａとなっている。なお、係合空間１０３は円周方向両側に楔空間１０３ａ（内輪部材１００と外輪部材１０２との対向距離がローラ１０２よりも小さくなる空間）が形成されれば、上記カム面１００ａは凹面形状などの他の輪郭形状の面となっていても良い。また、隣り合うカム面１００ａ同士は連続している必要はなく、所定間隔だけ開くようにして形成されていても良い。そして、上記各係合空間１０３内に上記ローラ１０２がそれぞれ配置されると共に、上記複数のローラ１０２は、上記内輪部材１００と外輪部材１０１との間に介在された保持器１０４の各ポケットに収容されている。すなわち、保持器１０４によって各ローラ１０２間の間隔が一定に規制されつまり周方向の位置が規制されている。保持器１０４は、スイッチバネ１０５を介して内輪部材１００に連結している。該スイッチバネ１０５は、保持器１０４に対して円周方向に向かうバネ力を発揮可能となっていて、保持器１０４のポケットに収容されている各ローラ１０２の位置が対応する係合空間１０３の略中央位置に配置される中立位置に向けて、保持器１０４を付与支持している。

さらに、上記クラッチ１２には、クラッチ操作部を構成する電磁クラッチ部１０６を備え、通電をオン（クラッチ制御電流オン）にすることで、上記保持器１０４を外輪部材１０１に接続状態（外輪部材１０１に対し保持器１０４を固定）とし、通電をオフ（クラッチ制御電流オフ）にすることで上記保持器１０４と外輪部材１０１とを非接続状態（外輪部材１０１に対し保持器１０４を解放）とする。符号１０７はアーマチュアを、符号１０８はローラ１０２を、符号１０９は電磁コイルをそれぞれ示している。

そして、上記外輪部材１０１がモータ４の駆動軸側に接続され、内輪部材１００が車輪側の回転軸に接続されている。
上記機構のクラッチ１２にあっては、上記保持器１０４が解放状態では、ローラ１０２がスイッチバネ１０５の作用で係合空間１０３の中央位置に保持されることから、内輪部材１００と外輪部材１０１との間でローラ１０２を介したトルクの伝達は行われず、内輪部材１００と外輪部材１０１とは独立して回転可能な状態となっている。

一方、保持器１０４が固定状態では、内輪部材１００と外輪部材１０１との間の相対的な回転差によって内輪部材１００と保持器１０４との間に位相差が発生すると、上記スイッチバネ１０５の弾性力に抗してローラ１０２が左右の楔空間１０３ａの一方へ移動しその一方の楔空間１０３ａに噛み込む、つまり、内輪部材１００と外輪部材１０１との間にローラ１０２が噛み込むことで、内輪部材１００と外輪部材１０１との間でトルクの伝達が可能となる。なお、トルク伝達方向は、左右のどちらの楔空間１０３ａにローラ１０２が噛み込むかで異なる。

すなわち、上記構成のクラッチ１２にあっては、電磁クラッチ部１０６への通電のオン・オフ（クラッチ制御電流のオン・オフ）によって、クラッチ１２の接続・切断を制御する。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。

また、符号４１は、２輪駆動モードと４輪駆動モードのいずれかを指示する駆動モードスイッチであって、指示された駆動モード情報を４ＷＤコントローラ８に出力する。ここで、この駆動モードスイッチ４１は、運転者が直接指示することで選択される場合に限定されない。他の４輪駆動条件に応じて、２輪駆動モードと４輪駆動モードのいずれかが選択されるようになっていても良い。例えば、前輪が所定以上の加速スリップを生じたり、発進直後の所定時間だけ、自動的に４輪駆動モードとなるように設定されていても良い。

４ＷＤコントローラ８は、図５に示すように、４ＷＤコントローラ本体８Ａ、目標モータトルク算出部８Ｂ、発電機制御部８Ｃ、リレー制御部８Ｄ、モータ制御部８Ｅ、及びクラッチ制御部８Ｆを備える。
上記発電機制御部８Ｃは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、当該発電機７の発電機指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。
リレー制御部８Ｄは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。
モータ制御部８Ｅは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。

クラッチ制御部８Ｆは、上記クラッチ１２の電磁クラッチ部１０６への通電のオン・オフによってクラッチ１２の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間は電磁クラッチ部１０６を通電状態とする。
また、４ＷＤコントローラ本体８Ａは、所定のサンプリング時間毎に、図６に示すような処理を行う。
まず、ステップＳ１０において、駆動モードスイッチ４１に基づき、４輪駆動モード状態か否かを判定し、４輪駆動モードの場合にはステップＳ２０に移行する。一方、２輪駆動モード若しくは２輪駆動モードへの移行の場合にはステップＳ１００に移行する。

ステップＳ２０では、シフト位置検出信号３１からの信号に基づいて、変速が駆動レンジ（Ｄ・Ｒ・１・２）つまり、パーキングやニュートラル以外のレンジか否かを判定し、駆動レンジつまりエンジンから前輪にトルク伝達される状態若しくは次回の発進時に４輪駆動モードで発進すると判定した場合には、ステップＳ３０に移行し、そうでない場合には、２輪駆動に移行すべく、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ３０では、モータ回転数が仕様的に許容される回転数か否かを判定し、許容回転数の範囲で有ればステップＳ４０に移行し、許容限界に近づいた場合にはステップＳ１００に移行する。
ステップＳ４０では、モータ用回転数センサ２１が検出したモータ４の回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出し、当該目標モータ界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力した後、ステップＳ５０に移行する。

ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転数Ｎｍが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくする。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。なお、所要のモータトルクに対しモータ４の回転数Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することでモータトルクを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、２段階切替えに対し、モータ回転数Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整すると良い。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ４の誘起電圧Ｅの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、２段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。

次に、ステップＳ５０では、目標モータトルク算出部８Ｂを起動し、モータ４の目標モータトルクＴｍを求めた後にステップＳ６０に移行する。
ここで、目標モータトルク算出部８Ｂは、車速やアクセル開度などの諸条件に基づき目標モータトルクＴｍを算出する。また、車両が停止状態（車輪速がゼロ若しくは略ゼロの状態）の場合には、目標モータトルクＴｍを、次回の発進に備えて、後輪を駆動するだけのトルクはないが、モータ４から後輪までに存在するガタ分を詰めることができるだけのモータトルクに設定する。

次に、ステップＳ６０では、上記目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Ｉａを求め、ステップＳ７０に移行する。ステップＳ７０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１を演算し出力した後に、ステップＳ８０に移行する。
ステップＳ８０では、駆動軸回転数（クラッチ出力回転数）とモータ回転数／減速比（クラッチ入力回転数）の差回転数が許容差回転数未満かを判定し、許容差回転数未満ならステップＳ９０に移行しクラッチ制御部８Ｆに対してクラッチ・オン指令を出力した後に復帰する。許容差回転数以上ならそのまま（クラッチ・オンしないで）復帰する。

一方、２輪駆動状態、若しくは４輪駆動状態から２輪駆動への移行と判定されてステップＳ１００に移行すると、クラッチ１２がオフ状態（クラッチ制御電流がオフ）つまり２輪駆動状態か否かを判定し、２輪駆動状態であれば、そのまま復帰する。一方、現在のクラッチ１２がオン状態、つまり４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定した場合には、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、クラッチ・オフ指令をクラッチ制御部８Ｆに出力して、クラッチ１２の制御状態を切断状態に変更してステップＳ１２０に移行する。
ステップＳ１２０では、車両が停止中か否かを判定し、停止中と判定した場合にはステップＳ１４０に移行し、走行中と判定した場合にはステップＳ１３０に移行する。
車両が停止中とは、車輪速がゼロ、若しくはクリープによる移動などほぼゼロの状態を指す。例えば車輪速センサで速度が検出できない状態のときに車両が停止中と判定する。

ステップＳ１３０では、走行時用のモータ停止処理を行ってステップＳ１７０に移行する。この走行時用のモータ停止処理にあっては、後輪の加速度及びモータトルクに基づきクラッチ１２の噛み込み状態を判定し、その噛み込みを解消するモータトルクを出力した後にモータ４を停止する。
ステップＳ１４０では、モータ４の駆動回転方向を検出してステップＳ１５０に移行する。モータ４の駆動回転方向は、モータ電気子電流及び界磁電流の向き（モータ電流の向き）で判定したり、変速のレンジで判定すればよい。変速のレンジで判定する場合にはモータ電流の向きを検出する必要がない。なお、モータ駆動回転方向を検出を、車両停止中における２輪駆動移行の際に判定しているが、これに限定されない。例えば四輪駆動状態での走行中に連続的にモータ駆動回転方向を検出して、車両の停止直前の検出値を採用しても良い。

ステップＳ１５０では、上記検出したモータ駆動回転方向とは反対方向に所定時間（例えば５００msec）だけ回転させてステップＳ１６０に移行する。なお、このときのモータトルクは、クラッチ１２から後輪までのフリクションに打ち勝つだけのトルク若しくはそれ以上のトルクに設定すれていればよい。
ステップＳ１６０では、モータ４を停止した後にステップＳ１７０に移行する。
ステップＳ１７０では、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１にゼロを代入し出力した後に、復帰する。
また、エンジンコントローラ１８では、アクセル開度や車速などに基づき制御量（スロットル開度など）を演算してエンジンを目標出力トルクに制御する。また、車両が停止状態であっても、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１がゼロより大きければ、発電機７を作動させるだけの出力トルクを出せるだけの制御量を演算してエンジン２を稼働させる。

次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
運転者による４輪駆動モードの選択や、予め決められた４輪駆動状態に合致と自動判定されると、車速やアクセル開度、前輪の加速スリップ量などに応じたモータトルクでモータ４が駆動されることで、４輪駆動状態となって車両の加速性が向上する。
また、この４輪駆動状態から、駆動モードスイッチ４１が２輪駆動モードに切り替わると、２輪駆動状態への移行処理として、クラッチ１２が切断状態に制御されると共にモータ４の停止処理が行われる。

ここで、本実施形態で採用する上記クラッチ１２の作動について説明すると、電磁クラッチ部１０６が通電状態となると、保持器１０４を介して各ローラ１０２の円周方向位置が外輪に拘束（固定）された状態となる。この状態でモータ４からの駆動トルクが外輪部材１０１に伝達されると、外輪部材１０１及びローラ１０２と内輪部材１００との間に位相差が発生し、相対的に係合空間１０３の中央部に位置していた各ローラ１０２がそれぞれ左側の楔空間１０３ａに噛み込むことで、図７に示すように、当該ローラ１０２を介して外輪部材１０１から内輪部材１００へトルクが伝達可能な状態となり、この結果、モータ４のトルクによって従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒが駆動される。

また、このモータ４からのトルク伝達状態で、電磁クラッチ部１０６の通電を停止すると、つまりクラッチ制御電流をオフ状態にして保持器１０４を解放すると、モータ４からのトルク伝達トルクが徐徐に小さくなり、スイッチバネ１０５のばね力が勝った時点でローラ１０２が係合空間１０３の中央部位置に復帰して、実際にクラッチ１２がオフ状態となる。

したがって、上述のような機構のクラッチ１２を採用すると、モータトルクが大きい状態でクラッチ１２をオフに制御（電磁クラッチ部１０６の通電を停止）してもクラッチ１２の実際の切断はモータトルクの小さい状態のときに（クラッチ位置におけるモータ４側の加速度と車輪側の加速度とが同じ値に近づいたとき）常に実施される結果、実際のクラッチ１２の切断時に発生するショックを抑えることができ、しかもクラッチ１２のオフ制御が容易となる。また、上記クラッチ１２は安価である。

一方、電磁クラッチ部１０６が通電状態、つまりクラッチ制御オンでの走行中において、例えば急勾配の下り坂を走行中などの走行状態を想定した場合には、後輪３Ｌ、３Ｒの車輪速が大きくなって、外輪部材１０１よりも内輪部材１００の加速が大きくなると、つまり、車輪側からのトルクがモータ４側からのトルクを上回る状態になると、上記外輪部材１０１及びローラ１０２と内輪部材１００との間にあった上記位相差が解消し、さらに反対方向の位相差が発生する結果、上記ローラ１０２の噛み込みが外れ、続けて図８のように、反対側に位置する右側の楔空間１０３ａに対してローラ１０２が噛み込む。つまり、いわゆる逆噛み込み状態となって、後輪側からモータ４側に向けてのトルク伝達状態となる。この状態で、電磁クラッチ部１０６の通電を中止して保持器１０４を解放した場合には、モータ４のトルクを大きくしないと（若しくは車輪からのトルクが小さくならないと）、上記逆噛み込み状態が解消することない。

これを解消するために、本実施形態では、走行時のモータ停止処理（ステップＳ１３０）にて、例えば後輪の加速度に基づきクラッチ伝達トルクをゼロとするようなモータトルクを一旦出力させてから、モータ４を停止する。クラッチ伝達トルクがゼロなるようなモータトルクとは、後輪加速度と同じ方向であって、後輪加速度×（モータ４−クラッチ間の等価イナーシャ）の大きさである。
また、４輪駆動モード状態で車両が停止した場合に、変速のレンジが駆動レンジの場合には、次回の発進に備えて４輪駆動状態を維持しておく。

一方、車両が停止しているときに、駆動モードスイッチ４１が４輪駆動モードから２輪駆動モードに切り替わるか、変速がパーキング若しくはニュートラルのレンジに変更されると、２輪駆動状態に移行すべく、クラッチ１２を切断状態に制御（保持器１０４を固定状態から解放する）すると共にモータ４を停止する。このとき、単に停止するとクラッチ１２の楔空間１０３ａにローラ１０２が噛み込んだ状態となっているおそれがあるが、本実施形態では、クラッチ１２から車輪３Ｌ、３Ｒまでの間のフリクション相当以上のモータトルクをモータ４の駆動回転方向とは反対方向に掛けてからモータ４を停止することで、ローラ１０２の噛み込みを確実に解除、つまりクラッチ１２を確実に解除してからモータ４を停止することができる。

なお、クラッチ１２のローラ１０２が噛み込んだままの場合には、次回の発進を２輪駆動状態で行っても、モータ４が後輪３Ｌ、３Ｒによって連れ回るという状態が発生するおそれがある。本実施形態では、これを確実に防止することができる。
ここで、車両走行時におけるクラッチ１２をオフに制御した場合には、上述のようにローラ１０２の噛み込み方向は、必ずしもモータ４の駆動回転方向とは限られない。しかしながら、車両停止時にあっては、車両停止直前でローラ１０２がモータ駆動回転方向とは逆方向に噛み込んでいたとしても、車両停止によって後輪からのトルクが無くなることから、モータトルクによってローラ１０２の噛み込み方向がモータ４の駆動回転方向に変更される。

また、上記実施形態では、発電機７の発電した電圧でモータ４を駆動して４輪駆動を実施する構成の場合で説明しているが、これに限定されない。モータ４ヘ電力供給できるバッテリを備える駆動システムに採用しても良い。この場合には、バッテリから電力を供給するようにすればよいし、さらにはバッテリからの供給と共に発電機７からの電力供給も併行して行うようにしてもよい。

または、上記実施形態では、主駆動源として内燃機関を例示しているが、主駆動源をモータ等から構成しても良い。また、上記実施形態では、４輪自動車を例に説明しているが、モータを駆動源とする２輪車に適用しても構わない。
また、上記クラッチ１２の説明では、内輪部材１００と外輪部材１０１との径方向で対向する部分に係合空間１０３が形成されるとしているが、これに限定されず、軸方向などに係合空間１０３が形成するような構造であっても良い。また、カム面１００ａを外輪部材１０１側に設けて、内輪部材１００と保持器１０４とをクラッチ作動部で固定・解放するようにしても良い。また、クラッチ操作部として、電磁クラッチ以外のクラッチ機構を採用しても良い。

本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。 本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。 本実施形態に係るクラッチの構造を示す断面図である。 本実施形態に係るクラッチの機構を示す模式図である。 本発明に基づく実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。 本実施形態に係る４ＷＤコントローラ本体の処理を示す図である。 モータから車輪にトルク伝達がある状態を示す図である。 車輪からモータにトルク伝達がある状態を示す図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪
２ エンジン
３Ｌ、３Ｒ 後輪
４ モータ
６ ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ
８Ａ ４ＷＤコントローラ本体
８Ｂ 目標モータトルク算出部
８Ｃ 発電機制御部
８Ｄ リレー制御部
８Ｅ モータ制御部
８Ｆ クラッチ制御部
９ 電線
１０ ジャンクションボックス
１１ 減速機
１２ クラッチ
１３ デフ
１４ 吸気管路
１５ メインスロットルバルブ
１６ サブスロットルバルブ
１８ エンジンコントローラ
１９ ステップモータ
２０ モータコントローラ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 電圧調整器
２３ 電流センサ
２６ モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ
車輪速センサ
３０ トランスミッション
３１ ディファレンシャル・ギヤ
３２ シフト位置検出手段
３４ ブレーキペダル
３５ ブレーキストロークセンサ
３６ 制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ
制動装置
４０ アクセルセンサ
４１ 駆動モードスイッチ
１００ 内輪部材
１０１ 外輪部材
１０２ ローラ（係合子）
１０３ 係合空間
１０３ａ 楔空間
１０４ 保持器
１０５ スイッチバネ
１０６ 電磁クラッチ部
Ｉｆｈ 発電機の界磁電流
Ｖ 発電機の電圧
Ｎｈ 発電機の回転数
Ｉａ 目標電機子電流
Ｉｆｍ 目標モータ界磁電流
Ｅ モータの誘起電圧
Ｎｍ モータの回転数（回転速度）
Ｔｈ 目標発電機負荷トルク
Ｔｍ モータの現在の目標トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク

Claims (4)

1. モータと、そのモータで駆動される車輪と、モータから車輪への動力伝達経路に介装されるクラッチとを備え、
   上記クラッチは、モータ側の回転軸に連結する第１の回転部材と、車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、その第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、その係合子の周方向の位置を規制する保持器と、第１及び第２の回転部材の一方に対する上記保持器の固定及び解放を行うことでクラッチの接続及び切断を制御するクラッチ操作部と、を備え、上記クラッチ操作部による上記保持器の固定状態で第１及び第２の回転部材の他方と保持器との間の位相が変わることによって、上記係合子が第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となる機構のクラッチであって、当該クラッチは、モータ駆動中は上記保持器を固定状態として接続状態に制御され、上記モータの駆動を停止すると判定すると上記保持器を解放状態とすることで切断状態に制御される車両の駆動力制御装置であって、
   上記モータは、車両停止中に、上記車輪を駆動可能なトルク未満で且つモータから車輪への動力伝達経路にあるガタを詰めるのに充分な大きさのトルクでモータ駆動可能となっていると共に、
   車両停止直前のモータの駆動回転方向を推定する回転方向推定手段と、車両停止中にモータ駆動を停止するとき、上記保持器を解放状態とした後に、回転方向推定手段が推定したモータ駆動回転方向とは逆方向にモータを回転駆動させた後に当該モータを停止する車両停止中モータ停止手段を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 上記回転方向推定手段は、モータ電流の方向から上記モータの駆動回転方向を推定することを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動力制御装置。
3. 主駆動輪を駆動する主駆動源を備えると共に、上記モータで駆動される車輪を従駆動輪とした車両の駆動力制御装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。
4. 主駆動源から主駆動輪への動力伝達経路の途中に変速機を備えた車両の駆動力制御装置において、上記回転方向推定手段は、モータ電流の方向又は変速機のシフト位置によって上記モータの駆動回転方向を推定することを特徴とする請求項３に記載した車両の駆動力制御装置。

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