JP3823679B2 - トランスファ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主変速機からの動力を高速と低速との間で切り換えると共に、二輪駆動と四輪駆動とを切り換えられる所謂パートタイム方式の四輪駆動装置におけるトランスファ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トルクスプリット式四輪駆動車に適用される四輪駆動装置においては、二輪駆動と四輪駆動とを切り換えられる所謂パートタイム方式のものが広く普及するに至っている。そしてこの殆どが、手動操作等によって前後輪を機械的に直結する所謂メカニカルロック方式を採用している。
【０００３】
図５は、従来のトルクスプリット式四輪駆動車に適用されている四輪駆動装置を示す概略図である。四輪駆動車は、図中左側に位置する前輪１、右側に位置する後輪２、及び後輪２を常時直接的に駆動するエンジン３を備えている。即ち、この四輪駆動装置５は後輪駆動（ＦＲ）ベースとなっている。
【０００４】
四輪駆動装置５は、エンジン３からの駆動力を変速して出力する変速機４と、変速機４から出力された駆動力或いはトルクが入力されて前後輪１，２に各々出力するためのトランスファ装置６を有する。変速機４は、マニュアルトランスミッションであっても、オートマチックトランスミッションであってもよい。トランスファ装置６は、主として、セレクタレバー７の手動操作によって高速段（以下ハイモード（Ｈ）という）及び低速段（以下ローモード（Ｌ）という）を切り換えるための切換え機構８と、切換え機構８からの入力を実質的に分配するためのクラッチ９とから構成されている。
【０００５】
切換え機構８は、入力軸１０に同軸に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとしての入力ギヤ１２及び固定ギヤ１３間で歯合回転するプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴って入力軸１０回りを回転する円筒状ギヤ１５とを有する。入力スプライン１１又は円筒状ギヤ１５に付属したスプラインは、それぞれ、セレクタレバー７の操作により、スライド可能なシフトスリーブ１８を介して後輪駆動軸１６の入力端の駆動スプライン１６ａに選択的に接続されるようになっている。
【０００６】
図示例においては、ハイモード（Ｈ）にあるときに、シフトスリーブ１８は、入力スプライン１１と駆動スプライン１６ａとを接続して、入力軸１０を後輪駆動軸１６に直結する。入力軸１０の駆動力はそのままシフトスリーブ１８を介して後輪駆動軸１６に伝達され、後輪駆動軸１６を高速駆動する。このとき、後述するクラッチ９をオン状態にすると、後輪２を駆動すると共に、前輪駆動軸３３を介して前輪１を駆動する四駆ハイモード（４Ｈ）が選択される。クラッチ９をオフ状態にすると、後輪２のみを駆動する二駆ハイモード（２Ｈ）が選択される。一方、ローモード（Ｌ）が選択されると、シフトスリーブ１８は、遊星回転する円筒状ギヤ１５と駆動スプライン１６ａとを接続して、後輪駆動軸１６を減速回転させる。このとき、後述するシフトスリーブ２９もシフトして直結用スプライン２７，２８を直結し、クラッチ９の作動状態に関わらず、前輪１と後輪２とを駆動する四輪駆動状態となる。なお、四駆ハイモード（４Ｈ）は、通常の雪道、ぬかるみ等の路面状況で選択され、四駆ローモード（４Ｌ）は、急坂、極悪路、けん引等の比較的高い駆動力を要する状況で選択される。シフトスリーブ１８は、エンジン３からの駆動力がそのまま伝達される高速用スプラインである入力スプライン１１と、エンジン３からの駆動力が減速回転されて伝達される円筒状ギヤ１５のスプラインとに対して選択的に係合可能なＨ−Ｌ切換え用シフトスリーブである。また、シフトスリーブ２９は、出力軸を構成する前輪駆動軸３３と後輪駆動軸１６とを直結又は分離可能に係合可能なメカニカルロック用シフトスリーブである。
【０００７】
後輪駆動軸１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１６ｂが設けられており、小ギヤ１６ｂは、デファレンシヤルケース１９に一体に設けられた大ギヤ２０を駆動する。大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１及び後輪車軸２２を介して後輪２をそれぞれ駆動する。なお、後輪駆動軸１６において、そのトランスファ装置６から延出する部分は、後輪側プロペラシャフト１６ｃによって形成されている。
【０００８】
クラッチ９は、後輪駆動軸１６に列設された複数のインナプレート２３と、インナプレート２３間に配置されたアウタプレート２４との摩擦接続により駆動力を分配する湿式多板式のクラッチである。インナプレート２３は後輪駆動軸１６に、またアウタプレート２４はクラッチハウジング２５にそれぞれスプライン嵌合されており、両プレート２３，２４は、後輪駆動軸１６又はクラッチハウジング２５にそれぞれ軸方向にはスライド移動可能であるが、回転方向には移動不能である。クラッチハウジング２５は、後輪駆動軸１６の回りを回転可能である。インナプレート２３とアウタプレート２４とは、その近傍に固定されたアクチュエータ即ち電磁ソレノイド２６が発生させる電磁力によりスライド移動して圧着を行う。クラッチ９においては、電磁ソレノイド２６への通電を制御することで、インナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態或いは当たり具合を制御することにより、前後輪１，２への分配トルクを車両の走行状態に応じて制御することができる。上記のようにクラッチ９の締結力を制御することにより、車両は、クラッチ９からは０：１００〜５０：５０（前輪：後輪）の分配トルクを常時連続的に得ることができる四輪駆動車として機能する。
【０００９】
クラッチハウジング２５と後輪駆動軸１６とには、上記の直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられている。直結用スプライン２７，２８は、ローモード（Ｌ）が選択されたとき、スライド可能なシフトスリーブ２９によって互いに接続される。シフトスリーブ２９による接続状態では、クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６に直結され、クラッチ９の作動状態に関係なくメカニカルロックが達成され、クラッチ９による分配トルク制御はなされない。しかしながら、クラッチ９の作動系統が故障したときでも、四輪駆動状態が確保される。
【００１０】
クラッチハウジング２５にはスプロケット３０が設けられており、スプロケット３０に入力された前輪駆動力は、チェーン３１及び駆動スプロケット３２を介して前輪駆動軸３３に伝達される。前輪駆動軸３３の出力軸には終減速装置３４の一部をなす小ギヤ３５が設けられ、小ギヤ３５は大ギヤ３６、デファレンシヤルケース３７、差動小ギヤ３８及び前輪車軸３９を介して前輪１をそれぞれ駆動する。なお、前輪駆動軸３３において、そのトランスファ装置６から延出する部分は前輪側プロペラシャフト３３ａによって形成されている。
【００１１】
トランスファ装置６において、後輪駆動軸１６と前輪駆動軸３３とには速度検出のための突起付ディスク４１，４２がそれぞれ設けられている。突起付ディスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起を有する。突起付ディスク４１，４２の近傍には、ホール素子を用いた無接触近接式の速度センサ４３，４４が設けられている。速度センサ４３，４４は、回転するディスク４１，４２の突起が通過する毎にパルス信号を出力する。
【００１２】
速度センサ４３，４４は、クラッチ９の電子制御等を行うためのコンピュータ式のコントローラ４５に電気的に接続されている。コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からの信号及び他の信号等を入力する入力部４６と、入力部４６からの入力信号に基づき演算処理を行う演算処理部４７と、演算処理部４７で得られた出力値に基づき作動電流を出力する出力部４８とから構成されている。出力部４８からの作動電流は、具体的にはパルス電圧によるデューティ比の変化により増減される。作動電流が電磁ソレノイド２６に送出されることにより、クラッチ９の電子制御が達成される。コントローラ４５は、セレクタレバー７の選択モードを示すスイッチ信号や、後述する断続機構４０の接続状態を示す信号等も受信して、四輪駆動装置５を一括して制御する。
【００１３】
通常の四駆ハイモード（４Ｈ）において、演算処理部４７は、速度センサ４３，４４からのパルス信号を読み取り、時間当たりの回転位相から各軸１６，３３の回転速度、更にはそれらを補正して後輪速度Ｖｒ及び前輪速度Ｖｆを算出する。そしてこれらに速度差がある場合、例えば発進加速等においてＶｒ＞Ｖｆの場合には、その速度差を打ち消すように前輪１側にトルクを分配させる。具体的には、電磁ソレノイド２６に与える作動電流を増大して、インナプレート２３とアウタプレート２４との押付けを強くする。一方Ｖｒ≒Ｖｆの場合は、それらプレート２３，２４の押付けを逆に弱くする。このように、コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からパルス信号が送出される瞬間毎に、インナプレート２３とアウタプレート２４との圧着を行い、クラッチ９の制御を行っている。
【００１４】
ところで、四輪駆動装置５では、セレクタレバー７の操作により、上記ハイモード（４Ｈ）及びローモード（４Ｌ）に加え高速二輪駆動モード（以下二駆モード（２Ｈ）という）を選択することが可能である。二駆モード（２Ｈ）では、シフトスリーブ１８，２９が占める位置はハイモード（４Ｈ）の場合の位置に等しく、クラッチ９は断たれた状態にあり、締結力制御はされない。
【００１５】
二駆モード（２Ｈ）のとき、一方即ち左側の前輪車軸３９は、その中間位置において、接続・分断を行うための断続機構４０によって分断される。具体的に、前輪車軸３９は分割車軸３９ａ，３９ｂからなり、分割車軸３９ａ，３９ｂは、ハイモード（４Ｈ）のときには接続スリーブ４０ａを介して接続される一方、二駆モード（２Ｈ）のときには接続スリーブ４０ａのスライド移動により分断される。ここで接続スリーブ４０ａの移動は、セレクタレバー７の操作と同期して、アクチュエータ４０ｂによる空気圧制御によって自動的になされる。分断された状態では、左右の前輪１，１はフリーに回転することができ、走行中の前輪１，１の回転による前輪駆動軸３３からクラッチハウジング２５に至る前輪駆動系の駆動が防止される。前輪駆動系は四輪駆動車が走行中であっても静止状態に保持されるので、燃費の悪化を防止することができる。
【００１６】
四輪駆動装置５におけるモード切換えは、上記のように、セレクトレバー７の操作によって行われているが、このモード切換えをシフトモータによって行うことが提案されている。図３は、トランスファ装置６におけるモード切換えをシフトモータによって行う四輪駆動装置用の切換え機構に繋がるシフト機構を示す斜視図である。図３に示すシフト機構においては、図５に示す四輪駆動装置に示した構成要素と同等の構成要素には同じ符号を付すことにより再度の説明を省略する。トランスファ装置６には、シフト機構のモード切換え用にシフトモータ５０が設けられている。シフトモータ５０の回転出力は、後輪駆動軸１６上に配置されたシフトスリーブ１８，２９をシフト操作するため、適宜の変換機構を介して、シフトスリーブ１８，２９を後輪駆動軸１６に沿って移動させる軸方向変位に変換される。
【００１７】
図３に示すシフト機構によれば、Ｈ−Ｌ切換え用のシフトスリーブ１８とメカニカルロック用のシフトスリーブ２９とは、シフトモータ５０が出力する回転駆動力によってシフト操作される。シフトモータ５０の出力軸５１にはウォーム５２が設けられており、ウォーム５２は、出力軸５１と直交配置されたシフトシャフト５３の一端上に固定的に設けられたウォームホイール５４と噛み合っている。シフトシャフト５３の他端には、シフトカム５５がシフトシャフト５３に対して回転自在に配置されており、シフトカム５５とシフトシャフト５３との間には、巻上げスプリング５６が設けられており、シフトシャフト５３が回転するときに、巻上げスプリング５６のばね力を介してシフトカム５５が回転される。
【００１８】
シフトシャフト５３と後輪駆動軸１６との間には、平行にシフトロッド５７が配設されている。シフトロッド５７には、シフトカム５５にカム係合するシフトフォーク５８とメカニカルロック用のシフトアーム５９とが摺動可能に配置されている。シフトフォーク５８は、後輪駆動軸１６上に摺動可能に配置されたシフトスリーブ１８と係合しており、シフトシャフト５３の図示する回転方向（Ｈ［Ｈｉｇｈ］又はＬ［Ｌｏｗ］）に応じてシフトカム５５のカム作用によりシフトロッド５７上を摺動する。シフトフォーク５８がシフトロッド５７上をシフトする方向に対応して、シフトスリーブ１８は、切換え機構８におけるサンギヤとしての入力ギヤスプライン１１に係合させて変速機４の出力を高速回転で後輪駆動軸１６に伝達する四駆ハイモード（４Ｈ）、又はシフトスリーブ１８を、切換え機構８におけるプラネタリギヤ１４と共に回転する円筒状ギヤ１５に係合させて変速機４の出力を低速回転で後輪駆動軸１６に伝達する四駆ローモード（４Ｌ）に選択的にシフトする。
【００１９】
メカニカルロック用のシフトアーム５９は、後輪駆動軸１６上に摺動可能に配置されたメカニカルロック用のシフトスリーブ２９に係合しており、シフトシャフト５３の回転方向に応じてシフトロッド５７上を摺動することにより、メカニカルロック状態とメカニカルロックフリー状態とのいずれかに選択される。シフトアーム５９は、シフトフォーク５８が四駆ローモード（４Ｌ）を選択する側にシフトするときには、シフトスリーブ２９を直結用スプライン２７，２８に接続させて、後輪駆動軸１６とクラッチハウジング２５とをメカニカルロックする。シフトアーム５９が高速二輪駆動モード（２Ｈ）を選択する側にシフトする場合、シフトスリーブ１８，２９の位置は、それぞれ四駆ハイモード（４Ｈ）の場合と同様である。シフトアーム５９は、シフトロッド５７上にトランスファ装置のケーシングとの間において配置されたリターンスプリング６０によって、高速二輪駆動モード（２Ｈ）にシフトする方向に付勢されている。
【００２０】
ウォームホイール５４に関連して、エンコーダ６１が取り付けられている。エンコーダ６１は、シフトモータ５０の駆動によってウォームホイール５４と共に回転するエンコーダポジションプレート６２と、エンコーダポジションプレート６２に対向して配置された非回転のセンサプレート６３とから構成されている。エンコーダポジションプレート６２の一側の端面には、半径の異なる位置に、それぞれ周方向に異なる範囲にわたって弧状の検出用ストラップ（図示せず）が配置されており、ケースに固定されているセンサプレート６３には、複数（この実施例では、４個）の検出端子６４が径方向に並べて配設されている。ウォームホイール５４の回転に伴ってエンコーダポジションプレート６２が回転するとき、検出端子６４が検出用ストラップを検出した検出信号の組合せによって、シフトモータ５０の出力軸５１の回転位置（モータポジション）を特定することができる。検出端子６４によるポジションコードの検出は、各検出端子６４とＧＮＤ端子との導通のオンーオフを読み取ることにより行われる。
【００２１】
エンコーダ６１の４個の検出端子６４が検出した検出状態とモータポジションとの対応関係が、図４に表の形式で示す「モータポジションとエンコーダポジションコード一覧」に掲載されている。図４に示すように、ハイ側終端、ハイ側終端手前及びハイポジションから成るハイポジション領域Ｉ〜ＩＩＩ、中間ゾーン１、中間ゾーン２、ニュートラルポジション及び中間ゾーン３から成る中間ポジション領域ＩＶ〜ＶＩＩ、並びに、ローポジション及びロー側終端から成るローポジション領域ＶＩＩＩ〜ＩＸの合計９つのモータポジションに応じて、それぞれ、ポジション１〜４に配置されているエンコーダの検出信号のＯＮとＯＦＦとが対応している。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
Ｈ−Ｌ切換え条件として、車両速度、ブレーキ状態、変速機（トランスミッション）セレクトポジション、及びエンジン回転数についてそれぞれ判定（マニュアルトランスミッションの場合のみクラッチ状態の判定を含む）を行い、各条件を満たす場合のみＨ−Ｌ切換えを実行することが考えられる。即ち、各条件とは、車両速度が所定の速度以下であり、ブレーキがオン状態であり、トランスミッションセレクトポジションがニュートラルの位置又はマニュアルトランスミッションの場合クラッチ断状態であり、且つエンジン回転数が所定回転数以下であることであり、上記の各条件を満たす場合にのみＨ−Ｌ切換えを実行することにより、Ｈ−Ｌ切換えの安全性を確保している。しかしながら、上記各条件を満たす車両の運転状況は安定したものでなければ、Ｈ−Ｌ切換えの安全性は必ずしも得られない。また、Ｈ−Ｌ切換えスイッチを操作する時点から、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定してもよいが、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定には僅かながらも判定時間を要するので、判定時間の間、Ｈ−Ｌ切換えスイッチの応答性が悪いことについて、運転者が違和感を覚えることもある。
【００２３】
そこで、Ｈ−Ｌ切換え条件を、車両の運転状況が上記各条件を瞬間的に満たすだけで行うのではなく、上記各条件が満たされている継続性を考慮してＨ−Ｌ切換えの安全性を一層確保する点で解決すべき課題がある。また、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定を切換えスイッチの操作後に開始するように決めると、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定の完了までに待ち時間が存在するようになる。切換えスイッチの操作の後、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定が素早く完了することで待ち時間を少なくし、Ｈ−Ｌ切換えスイッチの応答性を向上させることも望まれる。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、各条件が継続して満たされた状態でＨ−Ｌ切換えを行うことにより、安全性を一層高めた状態でＨ−Ｌ切換えを実行することができるトランスファ装置を提供することである。
【００２５】
この発明は、エンジンからの駆動力が入力される入力軸、前記入力軸の回転を高速で出力軸に出力する高速走行モードと前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に出力する低速走行モードとの間でシフトモ−ドを切り換える切換え機構、前記シフトモードを切り換えるための指令信号を出力するモード切換えスイッチ、前記切換え機構を作動させるシフトモータ、及び前記シフトモ−ドを切り換えるため前記シフトモータを制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記モード切換えスイッチから出力された前記指令信号に応答して前記シフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定する判定手段を有しており、前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させることから成るトランスファ装置に関する。
【００２６】
この発明によるトランスファ装置によれば、コントローラは、モード切換えスイッチから出力された指令信号に応答してシフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定手段によって判定し、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、シフトモータによる切換え動作を開始させるので、切換え条件が瞬間的に満たされるだけでは、シフトモータによる切換え動作を開始させず、一層安全な状態が確保された状態で初めてシフトモードの切換えを開始する。
【００２７】
前記切換え条件は、前記トランスファ装置の前段に設けられているトランスミッションの変速位置が中立位置又はマニュアルトランスミッションの場合、クラッチ断状態であること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が所定の車速以下であること、及び前記エンジンの回転数が所定の回転数以下であることが同時に満たされていることである。上記の４条件は、シフトモードの切換えに際して、急な発進や、高速走行中に切換えを未然の防ぐ等の安全性を確保する条件が考慮されている。
【００２８】
前記コントローラは、前記モード切換えスイッチの操作に応答して、前記判定手段による判定を開始する。また、前記コントローラは、前記判定手段による判定を常に行っており、前記モード切換えスイッチが操作された時点で前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、直ちに前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させる。判定手段による切換え条件の判定に要する時間は短い期間であるので、モード切換えスイッチの操作に応答して判定を開始しても充分であるが、より迅速なシフトモードの切換えを行うことが求められる場合には、予め判定手段による判定を常に行っておき、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続している場合には、モード切換えスイッチが操作された時点で待ち時間なく直ちに前記シフトモータによる切換え動作を開始してもよい。
【００２９】
前記トランスファ装置は、前記出力軸に前後輪に前記駆動力を分配するためのクラッチを備えており、且つ前記クラッチの締結力を前記前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とに切り換える、所謂、トルクスプリット式四輪駆動車に適用される。また、前記シフトモータは、前記エンジンからの駆動力が高速回転されて伝達される高速用スプライン又は前記エンジンからの駆動力が減速回転されて伝達される低速用スプラインとに対して選択的に係合可能なＨ−Ｌ切換え用シフトスリーブと、前記出力軸を構成する前輪駆動軸と後輪駆動軸とを直結又は分離可能に係合可能なメカニカルロック用シフトスリーブとを駆動してシフト動作をさせ、前記Ｈ−Ｌ切換え用シフトスリーブが前記低速用スプラインに係合されるときに、前記メカニカルロック用シフトスリーブは前記前輪駆動軸と前記後輪駆動軸とを直結させる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明によるトランスファ装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるトランスファ装置におけるコントローラの制御内容の一例を示すフローチャート、図２は図１に示すフローチャートの後続を示すフローチャートである。この発明によるトランスファ装置に用いられるシフト機構、及びシフトモータのモータポジションとポジションコードとの関係については、図３で既に説明済みの構造と同様の構造又は図４で既に説明した対応関係を有しており、再度の説明を省略する。
【００３１】
四輪駆動車のトランスファ装置において、ハイモード（Ｈ）とローモード（Ｌ）との間でのシフトモードの切換えは、運転者が手動にて操作するセレクトレバー７の切換え動作で行われるのではなく、シフトモータ５０の作動で行われるので、危険な状態にならないように、またシフトモータ５０が中立ポジションで停止しないように、切換え時の安全性を確保する必要がある。そのため、図１及び図２に一例として示すフローチャートに従ってシフトモータ５０によるモード切換え制御が行われる。図１に示すフローチャートによれば、先ず、運転席に設けられたモード切換えスイッチ（図５の符号９０を参照）を運転者が切り換える（ステップ１）。モード切換えスイッチ９０の切換えは、４Ｈモード、２Ｈモード及び４Ｌモード間におけるモード切換えである。
【００３２】
次に、Ｈ−Ｌ切換え条件の確認を行う（ステップ２）。即ち、シフトモータ５０の作動のための条件の判定は、トランスファ装置の前段に配設されている変速機（オートマチック又はマニュアルトランスミッション）４の変速位置（セレクトポジション）の判定、ブレーキの作動状態の判定、車速の判定及びエンジン回転数の判定から成る。即ち、変速機４の変速位置がニュートラル（中立）位置にあること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が２ｋｍ／ｈ以下であること、及びエンジン回転数が１５００ｒｐｍ以下であることの４条件が満たされていることを確認する。この作動条件は、変速機４の変速位置がニュートラル位置にあり、ブレーキを踏んでいて、従ってアクセルを踏まずにエンジンが実質的にアイドル運転状態にあり、車両が完全停止状態又は殆ど停車しているに等しい状態にあることであり、Ｈ−Ｌ切換えを実行すると運転が危険に陥ることにならないように、Ｈ−Ｌ切換え時におけるシフト操作の安全性を確保するための条件である。
【００３３】
ステップ２で確認したシフトモータ５０の作動のための４条件がすべて満たされている状態が所定時間Ｔ1 （例えば、１秒）以上継続しているか否かが判定される（ステップ３）。この判定は、コントローラ４５の内部に配設される判定手段によって行われる。上記４条件を満足する状態が所定時間Ｔ1 以上継続していないと判定される場合は、ステップ２の条件確認を繰り返す。即ち、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、条件が継続して満足されるべき所定時間Ｔ1 を設け、上記４条件が満たされている状態が所定時間Ｔ1 以上継続していることを確認してから、以後のＨ−Ｌ切換えに向かっての処理が実行される。この例では、上記処理として、エンコーダポジションコードの読取りが行われる（ステップ４）。Ｈ−Ｌ切換えのための条件満足時間が所定時間Ｔ1 以上継続しているか否かの判定は、ステップ１における運転者によるモード切換えスイッチ９０の切換え操作の有無にかかわらず、上記４条件のすべてが揃った時点で、適宜のカウント手段によってカウントを開始することができる。この場合、モード切換えスイッチ９０の切換え時点で、ステップ３における所定時間Ｔ1 以上の継続が確認されれば、直ちに、ステップ４以降のＨ−Ｌ切換え動作が実行される。従って、運転者は、切換え条件を所定時間Ｔ1 以上、継続して満足することについての判定終了までの時間を待つことなく、迅速なＨ−Ｌ切換えを得ることができる。
【００３４】
読み取ったエンコーダポジションコードとシフトモータ５０とが正常であるか否かが判断される（ステップ５）。ステップ５で、読み取ったエンコーダポジションコードとシフトモータ５０とが正常であると判断される場合には、ステップ６に移行して、シフトモータ５０の作動が実行される（ステップ６）。ステップ５において、エンコーダ６１に接続される接続コードやシフトモータ５０内のコイルや結線等が断線している等に起因して、読み取ったエンコーダポジションコードが図４に示す表の正常時コード組合せの何れにも該当しないときには、シフトモータ５０によるシフト作動を行う前に、エンコーダポジション異常が検出される。このときには、正常でない旨を表すトラブルコードを記録すると共にそれ以後シフトモータ５０を作動させないことにより、Ｈ−Ｌの切換え作動を禁止し（ステップ７）、２秒後にエンコーダ６１をオフにする（ステップ８）。Ｈ−Ｌの切換え作動を許容すると、セレクトポジションが中立ポジション（ニュートラルポジション）で停止して車両が走行不能に陥る可能性があるが、Ｈ−Ｌの切換え作動を禁止することにより、そのような危険性が未然に防止される。
【００３５】
ステップ６でシフトモータ５０の作動が開始されると、シフトモータ５０の出力軸５１の回転に伴って、エンコーダ６１の検出端子６４がエンコーダポジションプレート６２の検出用ストラップを検出することにより、出力軸５１の回転位置（モータポジション）に応じたポジションコードの読取りが行われる（ステップ９）。シフトモータ５０の作動開始からの時間が計測されており、計測時間が所定の制限時間Ｔ2 を超えたか否かが判断される（ステップ１０）。所定の制限時間Ｔ2 以内にモータ停止ポジションコードを読み取ることができたとすれば、ポジションコードが正常に推移しているか否か、即ち、図４に示すモータポジションの順序で推移しているか否かが判断される（ステップ１１）。
【００３６】
ポジションコードが正常に推移している場合、シフトモータ５０が停止したポジションが停止ポジション（図４に示すハイポジション又はローポジション）であるか否かが判断される（ステップ１２）。具体的には、検出端子６４が検出したポジションコードが、モータ停止ポジションコードに達したか否かが判断される。検出されたモータポジションが停止ポジションに達していれば、シフトモータ５０の作動が停止され（ステップ１３）、その２秒後にエンコーダ６１がオフにされる（ステップ１４）。モータ停止ポジションは中立ポジションではないので、このポジションでシフトモータ５０が停止しても、車両が走行不能に陥ることはない。ステップ１２の判断において、検出したポジションコードが停止ポジションでなければ、ポジションコードの検出は順調に推移しているが出力軸５１の回転位置がまだ停止ポジションに達していないと考えられるので、ステップ９に戻り、回転する出力軸５１の回転位置（モータポジション）に応じたポジションコードの読取りが続行される。
【００３７】
ステップ１１において、ポジションコードが図４に示すポジションの順序で推移しておらず、モータポジションコード信号に異常が認められると判断されるときには、シフトモータ５０は一旦停止されると共に、トラブルコードが記録される（ステップ１５）。即ち、ステップ１１においてシフトモータ５０の作動中にモータポジション異常が検出された場合には、シフトモータ５０は、一旦停止後に、ハイモード（Ｈ）方向にシフトされる。一旦停止されたポジションは、モータポジションコード信号に異常がある場合、ポジションの確定ができないので、シフトモータ５０はハイモード（Ｈ）方向に回転される（ステップ１８）。Ｈ−Ｌの切換え作動を途中で停止すると、セレクトポジションがニュートラルで停止して車両が走行不能に陥るする可能性があるが、シフトモータ５０を回転することにより、そのような危険性が未然に防止される。
【００３８】
ステップ１０において、シフトモータ５０の作動後、最初のポジションコード又はその後のポジションコードの読取りのため要する時間が所定の制限時間Ｔ2 を超えた場合にも、シフトモータ５０の異常とみなし、シフトモータ５０の焼付きを防止するため、シフトモータ５０は一旦停止されると共に、トラブルコードが記録される（ステップ１６）。故障時に、トランスファ装置をローモード（Ｌ）の状態で車両を運転するのは非常に困難であるので、故障時にトランスファ装置がハイモード（Ｈ）でないときにはハイモード（Ｈ）のシフト状態に移行させる必要がある。従って、停止したモータポジションが、ハイポジションであるか否かが判断される（ステップ１７）。停止したモータポジションがハイポジションである場合には、以降、ハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのモードのシフトが禁止され（ステップ２１）、更に、ステップ１４に移行し、２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。
【００３９】
ステップ１７の判断において、シフトモータ５０が停止したポジションがハイポジションではない場合には、トランスファ装置をハイモード（Ｈ）に移行させるため、シフトモータ５０は、ローモード（Ｌ）からハイモード（Ｈ）に向かって回転される（ステップ１８）。ステップ１０の場合と同様、シフトモータ５０の焼付きを防止するため、シフトモータ５０の作動時間が所定の制限期間Ｔ3 （制限時間Ｔ2 と同じ長さであってよい）を超えたか否かが判断される（ステップ１９）。シフトモータ５０の作動時間が制限期間Ｔ3 を超えた場合には、ステップ２１に移行して、シフトモータ５０を停止すると共に、その後のハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのモードのシフトが禁止され、更に、ステップ１４に移行して２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。ステップ１９の判断で、シフトモータ５０の作動時間が制限期間Ｔ3 を超えていない場合には、停止したモータポジションがハイポジションであるか否かが判断される（ステップ２０）。停止したモータポジションがハイポジションでなければ、ステップ１９に戻る。停止したモータポジションがハイポジションであれば、ステップ２１に移行して、シフトモータ５０が停止され、その後のハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのシフトが禁止され、更に、ステップ１４に移行して、２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この発明によるトランスファ装置によれば、コントローラは、モード切換えスイッチから出力された指令信号に応答してシフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定手段によって判定し、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、シフトモータによる切換え動作を開始させるので、切換え条件が瞬間的に満たされるだけではシフトモータによる切換え動作を開始させず、一層安全な状態が確保された状態で初めてシフトモードの切換えを開始する。従って、この発明によるトランスファ装置では、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、各条件が継続して満たされた状態でＨ−Ｌ切換えが行われるので、安全性を一層高めた状態でＨ−Ｌ切換えを実行することができる。また、予め判定手段による判定を常に行っておき、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続している場合には、モード切換えスイッチが操作された時点で直ちに前記シフトモータによる切換え動作を開始すると、より迅速なシフトモードの切換えを行うことができる。しかも、切換え条件として、トランスファ装置の前段に設けられているトランスミッションの変速位置が中立位置又はマニュアルトランスミッションの場合、クラッチ断状態であること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が所定の車速以下であること、及びエンジンの回転数が所定の回転数以下であることが同時に満たされていることとしている。この４条件を同時に満たすことで、急な発進や、高速走行中にシフトモードの切換えが行われることを未然に防ぐことができ、シフトモードの切換えの際の安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるトランスファ装置におけるコントローラの制御の一例を示すフローチャートである。
【図２】 図１に示すフローチャートの後続を示すフローチャートである。
【図３】 この発明によるトランスファ装置に用いられるシフト機構の一実施例を示す斜視図である。
【図４】 図１に示すこの発明によるトランスファ装置に用いられるモータポジショントエンコーダポジションコードとの一覧表である。
【図５】 従来の四輪駆動車に適用されている四輪駆動装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ エンジン
４ 変速装置（トランスミッション）
５ 四輪駆動装置
８ 切換え機構
９ クラッチ
１０ 入力軸
１６ 後輪駆動軸（出力軸）
１８ シフトスリーブ（Ｈ−Ｌ切換え用）
２７，２８ 直結スプライン
２９ シフトスリーブ（メカニカルロック用）
４５ コントローラ
５０ シフトモータ
５５ シフトカム
５７ シフトロッド
５８ シフトフォーク（Ｈ−Ｌ切換え用）
５９ シフトアーム（メカニカルロック用）
６１ エンコーダ
６２ エンコーダポジションプレート
６３ センサプレート
６４ 検出端子
Ｔ1 所定時間
【発明の属する技術分野】
この発明は、主変速機からの動力を高速と低速との間で切り換えると共に、二輪駆動と四輪駆動とを切り換えられる所謂パートタイム方式の四輪駆動装置におけるトランスファ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トルクスプリット式四輪駆動車に適用される四輪駆動装置においては、二輪駆動と四輪駆動とを切り換えられる所謂パートタイム方式のものが広く普及するに至っている。そしてこの殆どが、手動操作等によって前後輪を機械的に直結する所謂メカニカルロック方式を採用している。
【０００３】
図５は、従来のトルクスプリット式四輪駆動車に適用されている四輪駆動装置を示す概略図である。四輪駆動車は、図中左側に位置する前輪１、右側に位置する後輪２、及び後輪２を常時直接的に駆動するエンジン３を備えている。即ち、この四輪駆動装置５は後輪駆動（ＦＲ）ベースとなっている。
【０００４】
四輪駆動装置５は、エンジン３からの駆動力を変速して出力する変速機４と、変速機４から出力された駆動力或いはトルクが入力されて前後輪１，２に各々出力するためのトランスファ装置６を有する。変速機４は、マニュアルトランスミッションであっても、オートマチックトランスミッションであってもよい。トランスファ装置６は、主として、セレクタレバー７の手動操作によって高速段（以下ハイモード（Ｈ）という）及び低速段（以下ローモード（Ｌ）という）を切り換えるための切換え機構８と、切換え機構８からの入力を実質的に分配するためのクラッチ９とから構成されている。
【０００５】
切換え機構８は、入力軸１０に同軸に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとしての入力ギヤ１２及び固定ギヤ１３間で歯合回転するプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴って入力軸１０回りを回転する円筒状ギヤ１５とを有する。入力スプライン１１又は円筒状ギヤ１５に付属したスプラインは、それぞれ、セレクタレバー７の操作により、スライド可能なシフトスリーブ１８を介して後輪駆動軸１６の入力端の駆動スプライン１６ａに選択的に接続されるようになっている。
【０００６】
図示例においては、ハイモード（Ｈ）にあるときに、シフトスリーブ１８は、入力スプライン１１と駆動スプライン１６ａとを接続して、入力軸１０を後輪駆動軸１６に直結する。入力軸１０の駆動力はそのままシフトスリーブ１８を介して後輪駆動軸１６に伝達され、後輪駆動軸１６を高速駆動する。このとき、後述するクラッチ９をオン状態にすると、後輪２を駆動すると共に、前輪駆動軸３３を介して前輪１を駆動する四駆ハイモード（４Ｈ）が選択される。クラッチ９をオフ状態にすると、後輪２のみを駆動する二駆ハイモード（２Ｈ）が選択される。一方、ローモード（Ｌ）が選択されると、シフトスリーブ１８は、遊星回転する円筒状ギヤ１５と駆動スプライン１６ａとを接続して、後輪駆動軸１６を減速回転させる。このとき、後述するシフトスリーブ２９もシフトして直結用スプライン２７，２８を直結し、クラッチ９の作動状態に関わらず、前輪１と後輪２とを駆動する四輪駆動状態となる。なお、四駆ハイモード（４Ｈ）は、通常の雪道、ぬかるみ等の路面状況で選択され、四駆ローモード（４Ｌ）は、急坂、極悪路、けん引等の比較的高い駆動力を要する状況で選択される。シフトスリーブ１８は、エンジン３からの駆動力がそのまま伝達される高速用スプラインである入力スプライン１１と、エンジン３からの駆動力が減速回転されて伝達される円筒状ギヤ１５のスプラインとに対して選択的に係合可能なＨ−Ｌ切換え用シフトスリーブである。また、シフトスリーブ２９は、出力軸を構成する前輪駆動軸３３と後輪駆動軸１６とを直結又は分離可能に係合可能なメカニカルロック用シフトスリーブである。
【０００７】
後輪駆動軸１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１６ｂが設けられており、小ギヤ１６ｂは、デファレンシヤルケース１９に一体に設けられた大ギヤ２０を駆動する。大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１及び後輪車軸２２を介して後輪２をそれぞれ駆動する。なお、後輪駆動軸１６において、そのトランスファ装置６から延出する部分は、後輪側プロペラシャフト１６ｃによって形成されている。
【０００８】
クラッチ９は、後輪駆動軸１６に列設された複数のインナプレート２３と、インナプレート２３間に配置されたアウタプレート２４との摩擦接続により駆動力を分配する湿式多板式のクラッチである。インナプレート２３は後輪駆動軸１６に、またアウタプレート２４はクラッチハウジング２５にそれぞれスプライン嵌合されており、両プレート２３，２４は、後輪駆動軸１６又はクラッチハウジング２５にそれぞれ軸方向にはスライド移動可能であるが、回転方向には移動不能である。クラッチハウジング２５は、後輪駆動軸１６の回りを回転可能である。インナプレート２３とアウタプレート２４とは、その近傍に固定されたアクチュエータ即ち電磁ソレノイド２６が発生させる電磁力によりスライド移動して圧着を行う。クラッチ９においては、電磁ソレノイド２６への通電を制御することで、インナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態或いは当たり具合を制御することにより、前後輪１，２への分配トルクを車両の走行状態に応じて制御することができる。上記のようにクラッチ９の締結力を制御することにより、車両は、クラッチ９からは０：１００〜５０：５０（前輪：後輪）の分配トルクを常時連続的に得ることができる四輪駆動車として機能する。
【０００９】
クラッチハウジング２５と後輪駆動軸１６とには、上記の直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられている。直結用スプライン２７，２８は、ローモード（Ｌ）が選択されたとき、スライド可能なシフトスリーブ２９によって互いに接続される。シフトスリーブ２９による接続状態では、クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６に直結され、クラッチ９の作動状態に関係なくメカニカルロックが達成され、クラッチ９による分配トルク制御はなされない。しかしながら、クラッチ９の作動系統が故障したときでも、四輪駆動状態が確保される。
【００１０】
クラッチハウジング２５にはスプロケット３０が設けられており、スプロケット３０に入力された前輪駆動力は、チェーン３１及び駆動スプロケット３２を介して前輪駆動軸３３に伝達される。前輪駆動軸３３の出力軸には終減速装置３４の一部をなす小ギヤ３５が設けられ、小ギヤ３５は大ギヤ３６、デファレンシヤルケース３７、差動小ギヤ３８及び前輪車軸３９を介して前輪１をそれぞれ駆動する。なお、前輪駆動軸３３において、そのトランスファ装置６から延出する部分は前輪側プロペラシャフト３３ａによって形成されている。
【００１１】
トランスファ装置６において、後輪駆動軸１６と前輪駆動軸３３とには速度検出のための突起付ディスク４１，４２がそれぞれ設けられている。突起付ディスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起を有する。突起付ディスク４１，４２の近傍には、ホール素子を用いた無接触近接式の速度センサ４３，４４が設けられている。速度センサ４３，４４は、回転するディスク４１，４２の突起が通過する毎にパルス信号を出力する。
【００１２】
速度センサ４３，４４は、クラッチ９の電子制御等を行うためのコンピュータ式のコントローラ４５に電気的に接続されている。コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からの信号及び他の信号等を入力する入力部４６と、入力部４６からの入力信号に基づき演算処理を行う演算処理部４７と、演算処理部４７で得られた出力値に基づき作動電流を出力する出力部４８とから構成されている。出力部４８からの作動電流は、具体的にはパルス電圧によるデューティ比の変化により増減される。作動電流が電磁ソレノイド２６に送出されることにより、クラッチ９の電子制御が達成される。コントローラ４５は、セレクタレバー７の選択モードを示すスイッチ信号や、後述する断続機構４０の接続状態を示す信号等も受信して、四輪駆動装置５を一括して制御する。
【００１３】
通常の四駆ハイモード（４Ｈ）において、演算処理部４７は、速度センサ４３，４４からのパルス信号を読み取り、時間当たりの回転位相から各軸１６，３３の回転速度、更にはそれらを補正して後輪速度Ｖｒ及び前輪速度Ｖｆを算出する。そしてこれらに速度差がある場合、例えば発進加速等においてＶｒ＞Ｖｆの場合には、その速度差を打ち消すように前輪１側にトルクを分配させる。具体的には、電磁ソレノイド２６に与える作動電流を増大して、インナプレート２３とアウタプレート２４との押付けを強くする。一方Ｖｒ≒Ｖｆの場合は、それらプレート２３，２４の押付けを逆に弱くする。このように、コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からパルス信号が送出される瞬間毎に、インナプレート２３とアウタプレート２４との圧着を行い、クラッチ９の制御を行っている。
【００１４】
ところで、四輪駆動装置５では、セレクタレバー７の操作により、上記ハイモード（４Ｈ）及びローモード（４Ｌ）に加え高速二輪駆動モード（以下二駆モード（２Ｈ）という）を選択することが可能である。二駆モード（２Ｈ）では、シフトスリーブ１８，２９が占める位置はハイモード（４Ｈ）の場合の位置に等しく、クラッチ９は断たれた状態にあり、締結力制御はされない。
【００１５】
二駆モード（２Ｈ）のとき、一方即ち左側の前輪車軸３９は、その中間位置において、接続・分断を行うための断続機構４０によって分断される。具体的に、前輪車軸３９は分割車軸３９ａ，３９ｂからなり、分割車軸３９ａ，３９ｂは、ハイモード（４Ｈ）のときには接続スリーブ４０ａを介して接続される一方、二駆モード（２Ｈ）のときには接続スリーブ４０ａのスライド移動により分断される。ここで接続スリーブ４０ａの移動は、セレクタレバー７の操作と同期して、アクチュエータ４０ｂによる空気圧制御によって自動的になされる。分断された状態では、左右の前輪１，１はフリーに回転することができ、走行中の前輪１，１の回転による前輪駆動軸３３からクラッチハウジング２５に至る前輪駆動系の駆動が防止される。前輪駆動系は四輪駆動車が走行中であっても静止状態に保持されるので、燃費の悪化を防止することができる。
【００１６】
四輪駆動装置５におけるモード切換えは、上記のように、セレクトレバー７の操作によって行われているが、このモード切換えをシフトモータによって行うことが提案されている。図３は、トランスファ装置６におけるモード切換えをシフトモータによって行う四輪駆動装置用の切換え機構に繋がるシフト機構を示す斜視図である。図３に示すシフト機構においては、図５に示す四輪駆動装置に示した構成要素と同等の構成要素には同じ符号を付すことにより再度の説明を省略する。トランスファ装置６には、シフト機構のモード切換え用にシフトモータ５０が設けられている。シフトモータ５０の回転出力は、後輪駆動軸１６上に配置されたシフトスリーブ１８，２９をシフト操作するため、適宜の変換機構を介して、シフトスリーブ１８，２９を後輪駆動軸１６に沿って移動させる軸方向変位に変換される。
【００１７】
図３に示すシフト機構によれば、Ｈ−Ｌ切換え用のシフトスリーブ１８とメカニカルロック用のシフトスリーブ２９とは、シフトモータ５０が出力する回転駆動力によってシフト操作される。シフトモータ５０の出力軸５１にはウォーム５２が設けられており、ウォーム５２は、出力軸５１と直交配置されたシフトシャフト５３の一端上に固定的に設けられたウォームホイール５４と噛み合っている。シフトシャフト５３の他端には、シフトカム５５がシフトシャフト５３に対して回転自在に配置されており、シフトカム５５とシフトシャフト５３との間には、巻上げスプリング５６が設けられており、シフトシャフト５３が回転するときに、巻上げスプリング５６のばね力を介してシフトカム５５が回転される。
【００１８】
シフトシャフト５３と後輪駆動軸１６との間には、平行にシフトロッド５７が配設されている。シフトロッド５７には、シフトカム５５にカム係合するシフトフォーク５８とメカニカルロック用のシフトアーム５９とが摺動可能に配置されている。シフトフォーク５８は、後輪駆動軸１６上に摺動可能に配置されたシフトスリーブ１８と係合しており、シフトシャフト５３の図示する回転方向（Ｈ［Ｈｉｇｈ］又はＬ［Ｌｏｗ］）に応じてシフトカム５５のカム作用によりシフトロッド５７上を摺動する。シフトフォーク５８がシフトロッド５７上をシフトする方向に対応して、シフトスリーブ１８は、切換え機構８におけるサンギヤとしての入力ギヤスプライン１１に係合させて変速機４の出力を高速回転で後輪駆動軸１６に伝達する四駆ハイモード（４Ｈ）、又はシフトスリーブ１８を、切換え機構８におけるプラネタリギヤ１４と共に回転する円筒状ギヤ１５に係合させて変速機４の出力を低速回転で後輪駆動軸１６に伝達する四駆ローモード（４Ｌ）に選択的にシフトする。
【００１９】
メカニカルロック用のシフトアーム５９は、後輪駆動軸１６上に摺動可能に配置されたメカニカルロック用のシフトスリーブ２９に係合しており、シフトシャフト５３の回転方向に応じてシフトロッド５７上を摺動することにより、メカニカルロック状態とメカニカルロックフリー状態とのいずれかに選択される。シフトアーム５９は、シフトフォーク５８が四駆ローモード（４Ｌ）を選択する側にシフトするときには、シフトスリーブ２９を直結用スプライン２７，２８に接続させて、後輪駆動軸１６とクラッチハウジング２５とをメカニカルロックする。シフトアーム５９が高速二輪駆動モード（２Ｈ）を選択する側にシフトする場合、シフトスリーブ１８，２９の位置は、それぞれ四駆ハイモード（４Ｈ）の場合と同様である。シフトアーム５９は、シフトロッド５７上にトランスファ装置のケーシングとの間において配置されたリターンスプリング６０によって、高速二輪駆動モード（２Ｈ）にシフトする方向に付勢されている。
【００２０】
ウォームホイール５４に関連して、エンコーダ６１が取り付けられている。エンコーダ６１は、シフトモータ５０の駆動によってウォームホイール５４と共に回転するエンコーダポジションプレート６２と、エンコーダポジションプレート６２に対向して配置された非回転のセンサプレート６３とから構成されている。エンコーダポジションプレート６２の一側の端面には、半径の異なる位置に、それぞれ周方向に異なる範囲にわたって弧状の検出用ストラップ（図示せず）が配置されており、ケースに固定されているセンサプレート６３には、複数（この実施例では、４個）の検出端子６４が径方向に並べて配設されている。ウォームホイール５４の回転に伴ってエンコーダポジションプレート６２が回転するとき、検出端子６４が検出用ストラップを検出した検出信号の組合せによって、シフトモータ５０の出力軸５１の回転位置（モータポジション）を特定することができる。検出端子６４によるポジションコードの検出は、各検出端子６４とＧＮＤ端子との導通のオンーオフを読み取ることにより行われる。
【００２１】
エンコーダ６１の４個の検出端子６４が検出した検出状態とモータポジションとの対応関係が、図４に表の形式で示す「モータポジションとエンコーダポジションコード一覧」に掲載されている。図４に示すように、ハイ側終端、ハイ側終端手前及びハイポジションから成るハイポジション領域Ｉ〜ＩＩＩ、中間ゾーン１、中間ゾーン２、ニュートラルポジション及び中間ゾーン３から成る中間ポジション領域ＩＶ〜ＶＩＩ、並びに、ローポジション及びロー側終端から成るローポジション領域ＶＩＩＩ〜ＩＸの合計９つのモータポジションに応じて、それぞれ、ポジション１〜４に配置されているエンコーダの検出信号のＯＮとＯＦＦとが対応している。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
Ｈ−Ｌ切換え条件として、車両速度、ブレーキ状態、変速機（トランスミッション）セレクトポジション、及びエンジン回転数についてそれぞれ判定（マニュアルトランスミッションの場合のみクラッチ状態の判定を含む）を行い、各条件を満たす場合のみＨ−Ｌ切換えを実行することが考えられる。即ち、各条件とは、車両速度が所定の速度以下であり、ブレーキがオン状態であり、トランスミッションセレクトポジションがニュートラルの位置又はマニュアルトランスミッションの場合クラッチ断状態であり、且つエンジン回転数が所定回転数以下であることであり、上記の各条件を満たす場合にのみＨ−Ｌ切換えを実行することにより、Ｈ−Ｌ切換えの安全性を確保している。しかしながら、上記各条件を満たす車両の運転状況は安定したものでなければ、Ｈ−Ｌ切換えの安全性は必ずしも得られない。また、Ｈ−Ｌ切換えスイッチを操作する時点から、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定してもよいが、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定には僅かながらも判定時間を要するので、判定時間の間、Ｈ−Ｌ切換えスイッチの応答性が悪いことについて、運転者が違和感を覚えることもある。
【００２３】
そこで、Ｈ−Ｌ切換え条件を、車両の運転状況が上記各条件を瞬間的に満たすだけで行うのではなく、上記各条件が満たされている継続性を考慮してＨ−Ｌ切換えの安全性を一層確保する点で解決すべき課題がある。また、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定を切換えスイッチの操作後に開始するように決めると、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定の完了までに待ち時間が存在するようになる。切換えスイッチの操作の後、Ｈ−Ｌ切換え条件の判定が素早く完了することで待ち時間を少なくし、Ｈ−Ｌ切換えスイッチの応答性を向上させることも望まれる。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、各条件が継続して満たされた状態でＨ−Ｌ切換えを行うことにより、安全性を一層高めた状態でＨ−Ｌ切換えを実行することができるトランスファ装置を提供することである。
【００２５】
この発明は、エンジンからの駆動力が入力される入力軸、前記入力軸の回転を高速で出力軸に出力する高速走行モードと前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に出力する低速走行モードとの間でシフトモ−ドを切り換える切換え機構、前記シフトモードを切り換えるための指令信号を出力するモード切換えスイッチ、前記切換え機構を作動させるシフトモータ、及び前記シフトモ−ドを切り換えるため前記シフトモータを制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記モード切換えスイッチから出力された前記指令信号に応答して前記シフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定する判定手段を有しており、前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させることから成るトランスファ装置に関する。
【００２６】
この発明によるトランスファ装置によれば、コントローラは、モード切換えスイッチから出力された指令信号に応答してシフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定手段によって判定し、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、シフトモータによる切換え動作を開始させるので、切換え条件が瞬間的に満たされるだけでは、シフトモータによる切換え動作を開始させず、一層安全な状態が確保された状態で初めてシフトモードの切換えを開始する。
【００２７】
前記切換え条件は、前記トランスファ装置の前段に設けられているトランスミッションの変速位置が中立位置又はマニュアルトランスミッションの場合、クラッチ断状態であること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が所定の車速以下であること、及び前記エンジンの回転数が所定の回転数以下であることが同時に満たされていることである。上記の４条件は、シフトモードの切換えに際して、急な発進や、高速走行中に切換えを未然の防ぐ等の安全性を確保する条件が考慮されている。
【００２８】
前記コントローラは、前記モード切換えスイッチの操作に応答して、前記判定手段による判定を開始する。また、前記コントローラは、前記判定手段による判定を常に行っており、前記モード切換えスイッチが操作された時点で前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、直ちに前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させる。判定手段による切換え条件の判定に要する時間は短い期間であるので、モード切換えスイッチの操作に応答して判定を開始しても充分であるが、より迅速なシフトモードの切換えを行うことが求められる場合には、予め判定手段による判定を常に行っておき、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続している場合には、モード切換えスイッチが操作された時点で待ち時間なく直ちに前記シフトモータによる切換え動作を開始してもよい。
【００２９】
前記トランスファ装置は、前記出力軸に前後輪に前記駆動力を分配するためのクラッチを備えており、且つ前記クラッチの締結力を前記前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とに切り換える、所謂、トルクスプリット式四輪駆動車に適用される。また、前記シフトモータは、前記エンジンからの駆動力が高速回転されて伝達される高速用スプライン又は前記エンジンからの駆動力が減速回転されて伝達される低速用スプラインとに対して選択的に係合可能なＨ−Ｌ切換え用シフトスリーブと、前記出力軸を構成する前輪駆動軸と後輪駆動軸とを直結又は分離可能に係合可能なメカニカルロック用シフトスリーブとを駆動してシフト動作をさせ、前記Ｈ−Ｌ切換え用シフトスリーブが前記低速用スプラインに係合されるときに、前記メカニカルロック用シフトスリーブは前記前輪駆動軸と前記後輪駆動軸とを直結させる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明によるトランスファ装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるトランスファ装置におけるコントローラの制御内容の一例を示すフローチャート、図２は図１に示すフローチャートの後続を示すフローチャートである。この発明によるトランスファ装置に用いられるシフト機構、及びシフトモータのモータポジションとポジションコードとの関係については、図３で既に説明済みの構造と同様の構造又は図４で既に説明した対応関係を有しており、再度の説明を省略する。
【００３１】
四輪駆動車のトランスファ装置において、ハイモード（Ｈ）とローモード（Ｌ）との間でのシフトモードの切換えは、運転者が手動にて操作するセレクトレバー７の切換え動作で行われるのではなく、シフトモータ５０の作動で行われるので、危険な状態にならないように、またシフトモータ５０が中立ポジションで停止しないように、切換え時の安全性を確保する必要がある。そのため、図１及び図２に一例として示すフローチャートに従ってシフトモータ５０によるモード切換え制御が行われる。図１に示すフローチャートによれば、先ず、運転席に設けられたモード切換えスイッチ（図５の符号９０を参照）を運転者が切り換える（ステップ１）。モード切換えスイッチ９０の切換えは、４Ｈモード、２Ｈモード及び４Ｌモード間におけるモード切換えである。
【００３２】
次に、Ｈ−Ｌ切換え条件の確認を行う（ステップ２）。即ち、シフトモータ５０の作動のための条件の判定は、トランスファ装置の前段に配設されている変速機（オートマチック又はマニュアルトランスミッション）４の変速位置（セレクトポジション）の判定、ブレーキの作動状態の判定、車速の判定及びエンジン回転数の判定から成る。即ち、変速機４の変速位置がニュートラル（中立）位置にあること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が２ｋｍ／ｈ以下であること、及びエンジン回転数が１５００ｒｐｍ以下であることの４条件が満たされていることを確認する。この作動条件は、変速機４の変速位置がニュートラル位置にあり、ブレーキを踏んでいて、従ってアクセルを踏まずにエンジンが実質的にアイドル運転状態にあり、車両が完全停止状態又は殆ど停車しているに等しい状態にあることであり、Ｈ−Ｌ切換えを実行すると運転が危険に陥ることにならないように、Ｈ−Ｌ切換え時におけるシフト操作の安全性を確保するための条件である。
【００３３】
ステップ２で確認したシフトモータ５０の作動のための４条件がすべて満たされている状態が所定時間Ｔ1 （例えば、１秒）以上継続しているか否かが判定される（ステップ３）。この判定は、コントローラ４５の内部に配設される判定手段によって行われる。上記４条件を満足する状態が所定時間Ｔ1 以上継続していないと判定される場合は、ステップ２の条件確認を繰り返す。即ち、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、条件が継続して満足されるべき所定時間Ｔ1 を設け、上記４条件が満たされている状態が所定時間Ｔ1 以上継続していることを確認してから、以後のＨ−Ｌ切換えに向かっての処理が実行される。この例では、上記処理として、エンコーダポジションコードの読取りが行われる（ステップ４）。Ｈ−Ｌ切換えのための条件満足時間が所定時間Ｔ1 以上継続しているか否かの判定は、ステップ１における運転者によるモード切換えスイッチ９０の切換え操作の有無にかかわらず、上記４条件のすべてが揃った時点で、適宜のカウント手段によってカウントを開始することができる。この場合、モード切換えスイッチ９０の切換え時点で、ステップ３における所定時間Ｔ1 以上の継続が確認されれば、直ちに、ステップ４以降のＨ−Ｌ切換え動作が実行される。従って、運転者は、切換え条件を所定時間Ｔ1 以上、継続して満足することについての判定終了までの時間を待つことなく、迅速なＨ−Ｌ切換えを得ることができる。
【００３４】
読み取ったエンコーダポジションコードとシフトモータ５０とが正常であるか否かが判断される（ステップ５）。ステップ５で、読み取ったエンコーダポジションコードとシフトモータ５０とが正常であると判断される場合には、ステップ６に移行して、シフトモータ５０の作動が実行される（ステップ６）。ステップ５において、エンコーダ６１に接続される接続コードやシフトモータ５０内のコイルや結線等が断線している等に起因して、読み取ったエンコーダポジションコードが図４に示す表の正常時コード組合せの何れにも該当しないときには、シフトモータ５０によるシフト作動を行う前に、エンコーダポジション異常が検出される。このときには、正常でない旨を表すトラブルコードを記録すると共にそれ以後シフトモータ５０を作動させないことにより、Ｈ−Ｌの切換え作動を禁止し（ステップ７）、２秒後にエンコーダ６１をオフにする（ステップ８）。Ｈ−Ｌの切換え作動を許容すると、セレクトポジションが中立ポジション（ニュートラルポジション）で停止して車両が走行不能に陥る可能性があるが、Ｈ−Ｌの切換え作動を禁止することにより、そのような危険性が未然に防止される。
【００３５】
ステップ６でシフトモータ５０の作動が開始されると、シフトモータ５０の出力軸５１の回転に伴って、エンコーダ６１の検出端子６４がエンコーダポジションプレート６２の検出用ストラップを検出することにより、出力軸５１の回転位置（モータポジション）に応じたポジションコードの読取りが行われる（ステップ９）。シフトモータ５０の作動開始からの時間が計測されており、計測時間が所定の制限時間Ｔ2 を超えたか否かが判断される（ステップ１０）。所定の制限時間Ｔ2 以内にモータ停止ポジションコードを読み取ることができたとすれば、ポジションコードが正常に推移しているか否か、即ち、図４に示すモータポジションの順序で推移しているか否かが判断される（ステップ１１）。
【００３６】
ポジションコードが正常に推移している場合、シフトモータ５０が停止したポジションが停止ポジション（図４に示すハイポジション又はローポジション）であるか否かが判断される（ステップ１２）。具体的には、検出端子６４が検出したポジションコードが、モータ停止ポジションコードに達したか否かが判断される。検出されたモータポジションが停止ポジションに達していれば、シフトモータ５０の作動が停止され（ステップ１３）、その２秒後にエンコーダ６１がオフにされる（ステップ１４）。モータ停止ポジションは中立ポジションではないので、このポジションでシフトモータ５０が停止しても、車両が走行不能に陥ることはない。ステップ１２の判断において、検出したポジションコードが停止ポジションでなければ、ポジションコードの検出は順調に推移しているが出力軸５１の回転位置がまだ停止ポジションに達していないと考えられるので、ステップ９に戻り、回転する出力軸５１の回転位置（モータポジション）に応じたポジションコードの読取りが続行される。
【００３７】
ステップ１１において、ポジションコードが図４に示すポジションの順序で推移しておらず、モータポジションコード信号に異常が認められると判断されるときには、シフトモータ５０は一旦停止されると共に、トラブルコードが記録される（ステップ１５）。即ち、ステップ１１においてシフトモータ５０の作動中にモータポジション異常が検出された場合には、シフトモータ５０は、一旦停止後に、ハイモード（Ｈ）方向にシフトされる。一旦停止されたポジションは、モータポジションコード信号に異常がある場合、ポジションの確定ができないので、シフトモータ５０はハイモード（Ｈ）方向に回転される（ステップ１８）。Ｈ−Ｌの切換え作動を途中で停止すると、セレクトポジションがニュートラルで停止して車両が走行不能に陥るする可能性があるが、シフトモータ５０を回転することにより、そのような危険性が未然に防止される。
【００３８】
ステップ１０において、シフトモータ５０の作動後、最初のポジションコード又はその後のポジションコードの読取りのため要する時間が所定の制限時間Ｔ2 を超えた場合にも、シフトモータ５０の異常とみなし、シフトモータ５０の焼付きを防止するため、シフトモータ５０は一旦停止されると共に、トラブルコードが記録される（ステップ１６）。故障時に、トランスファ装置をローモード（Ｌ）の状態で車両を運転するのは非常に困難であるので、故障時にトランスファ装置がハイモード（Ｈ）でないときにはハイモード（Ｈ）のシフト状態に移行させる必要がある。従って、停止したモータポジションが、ハイポジションであるか否かが判断される（ステップ１７）。停止したモータポジションがハイポジションである場合には、以降、ハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのモードのシフトが禁止され（ステップ２１）、更に、ステップ１４に移行し、２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。
【００３９】
ステップ１７の判断において、シフトモータ５０が停止したポジションがハイポジションではない場合には、トランスファ装置をハイモード（Ｈ）に移行させるため、シフトモータ５０は、ローモード（Ｌ）からハイモード（Ｈ）に向かって回転される（ステップ１８）。ステップ１０の場合と同様、シフトモータ５０の焼付きを防止するため、シフトモータ５０の作動時間が所定の制限期間Ｔ3 （制限時間Ｔ2 と同じ長さであってよい）を超えたか否かが判断される（ステップ１９）。シフトモータ５０の作動時間が制限期間Ｔ3 を超えた場合には、ステップ２１に移行して、シフトモータ５０を停止すると共に、その後のハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのモードのシフトが禁止され、更に、ステップ１４に移行して２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。ステップ１９の判断で、シフトモータ５０の作動時間が制限期間Ｔ3 を超えていない場合には、停止したモータポジションがハイポジションであるか否かが判断される（ステップ２０）。停止したモータポジションがハイポジションでなければ、ステップ１９に戻る。停止したモータポジションがハイポジションであれば、ステップ２１に移行して、シフトモータ５０が停止され、その後のハイモード（Ｈ）−ローモード（Ｌ）間でのシフトが禁止され、更に、ステップ１４に移行して、２秒後にエンコーダ６１の作動はオフにされる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この発明によるトランスファ装置によれば、コントローラは、モード切換えスイッチから出力された指令信号に応答してシフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定手段によって判定し、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、シフトモータによる切換え動作を開始させるので、切換え条件が瞬間的に満たされるだけではシフトモータによる切換え動作を開始させず、一層安全な状態が確保された状態で初めてシフトモードの切換えを開始する。従って、この発明によるトランスファ装置では、Ｈ−Ｌ切換え条件を判定する際に、各条件が継続して満たされた状態でＨ−Ｌ切換えが行われるので、安全性を一層高めた状態でＨ−Ｌ切換えを実行することができる。また、予め判定手段による判定を常に行っておき、切換え条件が満たされているとの判定手段による判定が所定時間以上継続している場合には、モード切換えスイッチが操作された時点で直ちに前記シフトモータによる切換え動作を開始すると、より迅速なシフトモードの切換えを行うことができる。しかも、切換え条件として、トランスファ装置の前段に設けられているトランスミッションの変速位置が中立位置又はマニュアルトランスミッションの場合、クラッチ断状態であること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が所定の車速以下であること、及びエンジンの回転数が所定の回転数以下であることが同時に満たされていることとしている。この４条件を同時に満たすことで、急な発進や、高速走行中にシフトモードの切換えが行われることを未然に防ぐことができ、シフトモードの切換えの際の安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるトランスファ装置におけるコントローラの制御の一例を示すフローチャートである。
【図２】 図１に示すフローチャートの後続を示すフローチャートである。
【図３】 この発明によるトランスファ装置に用いられるシフト機構の一実施例を示す斜視図である。
【図４】 図１に示すこの発明によるトランスファ装置に用いられるモータポジショントエンコーダポジションコードとの一覧表である。
【図５】 従来の四輪駆動車に適用されている四輪駆動装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ エンジン
４ 変速装置（トランスミッション）
５ 四輪駆動装置
８ 切換え機構
９ クラッチ
１０ 入力軸
１６ 後輪駆動軸（出力軸）
１８ シフトスリーブ（Ｈ−Ｌ切換え用）
２７，２８ 直結スプライン
２９ シフトスリーブ（メカニカルロック用）
４５ コントローラ
５０ シフトモータ
５５ シフトカム
５７ シフトロッド
５８ シフトフォーク（Ｈ−Ｌ切換え用）
５９ シフトアーム（メカニカルロック用）
６１ エンコーダ
６２ エンコーダポジションプレート
６３ センサプレート
６４ 検出端子
Ｔ1 所定時間
Claims (4)
- エンジンからの駆動力が入力される入力軸、前記入力軸の回転を高速で出力軸に出力する高速走行モードと前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に出力する低速走行モードとの間でシフトモ−ドを切り換える切換え機構、前記シフトモードを切り換えるための指令信号を出力するモード切換えスイッチ、前記切換え機構を作動させるシフトモータ、及び前記シフトモ−ドを切り換えるため前記シフトモータを制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記モード切換えスイッチから出力された前記指令信号に応答して前記シフトモードを切り換えるための切換え条件が満たされたか否かを判定する判定手段を有しており、前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させるものであり、更に、前記切換え条件は、前記トランスファ装置の前段に設けられているトランスミッションの変速位置が中立位置であること、ブレーキの作動状態がオンであること、車速が所定の車速以下であること、及び前記エンジンの回転数が所定の回転数以下であることが同時に満たされていることであることから成るトランスファ装置。
- 前記コントローラは、前記モード切換えスイッチの操作に応答して、前記判定手段による判定を開始することから成る前記請求項１に記載のトランスファ装置。
- 前記コントローラは、前記判定手段による判定を常に行っており、前記モード切換えスイッチが操作された時点で前記切換え条件が満たされているとの前記判定手段による判定が所定時間以上継続していることに応答して、直ちに前記シフトモータによる前記切換え動作を開始させることから成る請求項２に記載のトランスファ装置。
- 前記トランスファ装置は、前記出力軸に前後輪に前記駆動力を分配するためのクラッチを備えており、且つ前記クラッチの締結力を前記前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とに切り換える四輪駆動車に適用されることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスファ装置。」
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