JP4351833B2 - 前後輪駆動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪駆動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪駆動車の一形式として、主駆動輪を駆動する主駆動装置と補助駆動輪を駆動する補助駆動装置を備え、主駆動装置の作動による主駆動輪の単独駆動走行状態と、主駆動装置および補助駆動装置の両駆動装置の作動による前後両輪駆動走行状態を形成する前後輪駆動車がある。
【０００３】
当該形式の前後輪駆動車においては、主駆動装置の作動による主駆動輪の単独駆動走行状態においては、補助駆動手段と補助駆動輪の駆動力伝達経路の連結を遮断しておくことが好ましく、一般には、補助駆動手段と補助駆動輪を連結する駆動力伝達手段にクラッチを内蔵させる構成が採られる。
【０００４】
また、当該クラッチとしては、電気的に動作する電磁クラッチ、油圧や空気圧等の圧力的に動作する圧力式クラッチ、補助駆動手段の駆動によって動作する機械式クラッチ等、種々の形成のクラッチが採用される。これらのクラッチのうち、電気、油圧、空気圧等の駆動回路が不要であるいう理由からは機械式クラッチが選定され、また、車両の前進走行方向および後進走行方向の両走行方向の連結・遮断を行う機能を有する理由からはツーウェイクラッチが選定される。当該ツーウェイクラッチとしては、一般には、アウタリテーナを内周側に有する入力側部材と、インナリテーナを外周側に有して入力側部材の内周側にてこれと同心的に位置する出力側部材と、入力側部材と出力側部材間に介在し入力側部材の回転時に入力側部材の回転方向に揺動して入力側部材と出力側部材を相対回転方向に連結するスプラグを有する形式のツーウェイクラッチが採用される。
【０００５】
当該形式の前後輪駆動車において、上記した形式のツーウェイクラッチを内蔵する補助駆動装置を備える前後輪駆動車にあっては、主駆動輪の単独走行時には、ツーウェイクラッチは、車両の走行方向の如何に関わらず連結を遮断された状態にある。また、ツーウェイクラッチは、前後両輪駆動走行時には、補助駆動装置の補助駆動手段によってスプラグが揺動して、入力側部材と出力側部材が互いに連結される車両走行方向の連結状態に形成されて、補助駆動手段からの駆動力を補助駆動輪側へ伝達するようになる。
【０００６】
すなわち、当該前後輪駆動車においては、前後両輪駆動走行では、補助駆動手段を正転駆動させることにより前進走行状態を形成し、かつ、補助駆動手段を逆転駆動させることにより後進走行状態を形成する。この場合、ツーウェイクラッチは、補助駆動手段の正転駆動作用によって前進走行方向の連結状態に形成され、かつ、補助駆動手段の逆転駆動作用によって後進走行方向の連結状態に形成されて、車両の前進および後進のいずれの方向への前後両輪駆動走行をも可能にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該前後輪駆動車においては、主駆動輪の単独駆動走行時には、補助駆動手段は非駆動状態にあってツーウェイクラッチのスプラグは中立状態に保持されることから、通常、ツーウェイクラッチは車両走行方向の連結状態になることはないが、前後両輪駆動走行状態の車両を一旦停止し、その後、主駆動装置の単独駆動によって車両を停止前と逆の進行方向に走行させる場合には、主駆動輪側から伝達される出力側部材の回転力によって、スプラグは車両の停止前の連結状態を維持することになる。このため、このような走行状態では、ツーウェイクラッチに引きずりトルクが発生してエネルギー損失をまねき、また、当該引きずりトルクによりスプラグはツーウェイクラッチの連結状態を持続して補助駆動手段を回転してエネルギーの一層の損失をまねくことになる。さらには、この状態で車両の速度が上昇すると、補助駆動手段は高速で回転することになって、駆動力伝達手段を構成する減速機や補助駆動手段等で生じる摺動抵抗によってエネルギーを大きく損失し、延いては、補助駆動手段を破損に至ることになる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に対処するため、主駆動輪を駆動する主駆動装置と、補助駆動輪を駆動する補助駆動装置と、前記補助駆動装置を構成する補助駆動手段と前記補助駆動輪とを断続するツーウェイクラッチを内蔵する駆動力伝達手段とを備え、前記ツーウェイクラッチとして、アウタリテーナを内周側に有する入力側部材と、インナリテーナを外周側に有して前記入力側部材の内周側にて同入力側材と同心的に位置する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材間に介在し前記入力側部材の回転時に同入力側部材の回転方向に揺動して同入力側部材と前記出力側部材を相対回転方向に連結するスプラグを有するツーウェイクラッチを採用し、前記主駆動装置の作動により前記主駆動輪の単独駆動走行状態となり、前記主駆動装置と前記補助駆動手段の両駆動装置の作動により前記主駆動輪と補助駆動輪の両輪駆動走行状態となる前後輪駆動車において、スロットル開度、車輪速、シフトポジションに基づいて前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきか前記両輪駆動走行状態とすべきかの判定を行う判定手段と、該判定手段が両輪駆動走行状態とすべきと判定した場合には前記主駆動装置と前記補助駆動手段を駆動して両輪駆動走行状態とする制御を行い、同判定手段が前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきと判定した場合においても、シフトポジションが前進走行方向側から後進走行方向側へ、または、後進走行方向側から前進走行方向側へ切替えられた際には、当該切替え後の走行方向側へ前記補助駆動手段を所定時間駆動して、前記ツーウェイクラッチの連結方向を切替え制御する制御手段とを設けたことを特徴とする前後輪駆動車を提供するものである。
【００１２】
なお、本発明に係る前後輪駆動車においては、前記補助駆動手段として、前記主駆動手段の駆動により発電される電力を駆動源とする電動モータを採用することができ、同電動モータを駆動することによって、前記ツーウェイクラッチの連結方向の制御を容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明による前後輪駆動車におけるツーウェイクラッチの制御手段は、前記判定手段が両駆動輪駆動走行状態とすべきと判定した場合には、前記補助駆動手段を駆動して前後両輪駆動走行状態を形成する制御を行うが、同判定手段が単独駆動走行状態とすべきと判定した場合においても、シフトポジションが前進走行方向側から後進走行方向側へ、または、後進走行方向側から前進走行方向側へ切替えられた際には、当該切替え後の走行方向側へ前記補助駆動手段を所定時間駆動して、前記ツーウェイクラッチの連結方向を切替え制御するものである。このため、前後両輪駆動走行状態の車両を一旦停止し、その後、主駆動装置の単独駆動によって車両を停止前と逆の進行方向に走行させる場合には、スプラグは車両の停止前とは逆の連結状態となり、車両の走行によって中立状態に復帰する。従って、このような走行状態では、ツーウェイクラッチに引きずりトルクが発生せず、また、当該引きずりトルクに起因してスプラグがツーウェイクラッチを連結状態にすることもない。このため、当該前後輪駆動車によれば、引きずりトルクに起因するエネルギーの損失はなく、また、車両走行中に補助駆動手段が回転することなく、駆動力伝達手段を構成する減速機や補助駆動手段等で生じる摺動抵抗によるエネルギーもなく、かつ、補助駆動手段が破損するようなこともない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は前後輪駆動車に関するもので、図１には、本発明の一例に係る前後輪駆動車を模式的に示している。当該前後輪駆動車は、主駆動輪である前輪側を駆動する主駆動装置１０と、補助駆動輪である後輪側を駆動する補助駆動装置２０と、補助駆動装置２０を制御する制御装置３０を備えている。また、図２には、当該前後輪駆動車を構成する補助駆動装置２０を示し、図４および図５には、補助駆動装置２０を構成するツーウェイクラッチ２０ｃを示している。
【００１５】
当該前後輪駆動車を構成する主駆動装置１０は、内燃機関であるエンジン１１を備えている。主駆動装置１０においては、エンジン１１の駆動力は、トランスミッション１２およびフロントディファレンシャル１３を経て各ドライブシャフト１４に分配され、各ドライブシャフト１４にて左右の前輪１５が駆動される。
【００１６】
また、主駆動装置１０は、補助駆動装置２０の駆動手段である電動モータ２０ａを駆動するための電力を発電するジェネレータ１６を備えている。ジェネレータ１６は、エンジン１１のクランク軸に連結されていて、エンジン１１によって駆動されて電力を発電する。ジェネレータ１６にて発電された電力はバッテリー１７に蓄電され、バッテリー１７に蓄電されている電力は、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいて電動モータ２０ａに供給され、電動モータ２０ａはこれによって駆動する。
【００１７】
補助駆動装置２０は、電動モータ２０ａ、減速ギヤ列２０ｂ、ツーウェイクラッチ２０ｃおよびリヤディファレンシャル２０ｄを備えている。補助駆動装置２０においては、電動モータ２０ａが補助駆動手段を構成しており、電動モータ２０ａは、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいてバッテリー１７から電力が供給されて、選択的に正転駆動または逆転駆動する。ツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいて、電動モータ２０ａの正転駆動および逆転駆動（車両の前進走行および後進方向）に応じて、連結方向を車両走行方向に切替える制御がなされる。
【００１８】
電動モータ２０ａの駆動力は、減速ギヤ列２０ｂおよびツーウェイクラッチ２０ｃを介してリヤディファレンシャル２０ｄに伝達される。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ｄにて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、各ドライブシャフト２１ａにて後輪２１ｂが駆動される。
【００１９】
制御装置３０は、４ＷＤスイッチの操作状態を検出するスイッチセンサＳ1、スロットル開度センサＳ2、車輪速センサＳ3、シフトポジションセンサＳ4等に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）および駆動回路を備えている。ＭＰＵは、ＣＰＵおよびメモリーを備え、メモリーは、電動モータ２０ａの駆動を制御する制御プログラムやデータを保持している。制御装置３０においては、各センサＳ1〜Ｓ4から出力される検出信号を、インタフェースを介して取込み、ＭＰＵは、取込んだ各検出信号に基づいて補助駆動装置２０の作動すべき状態を判定し、補助駆動装置２０を作動すべきであると判定した場合には、電動モータ２０ａを動作すべき指令信号を、インタフェースを介して駆動回路に出力する。駆動回路は、ＭＰＵからの指令信号に基づいて、設定された電圧の電力を電動モータ２０ａに供給する。これにより、補助駆動装置２０は作動して後輪２１ｂ側を駆動させ、車両を前後輪駆動状態に形成する。
【００２０】
しかして、補助駆動装置２０は、図２に示すように、駆動手段である電動モータ２０ａ、電動モータ２０ａと被駆動手段である後輪２１ｂ側とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達手段を構成する減速ギヤ列２０ｂ、ツーウェイクラッチ２０ｃ、およびリヤディファレンシャル２０ｄを備えている。減速ギヤ列２０ｂは、ミッションケース２１ｃ内にて互いに並列して回転可能に支持されている入力軸２２ａおよび出力軸２２ｂ、入力軸２２ａ上に一体的に形成されている大径の第１ギヤ２２ｃおよび小径の第２ギヤ２２ｄ、出力軸２２ｂ上に一体的に形成されている大径の第３ギヤ２２ｅおよび小径の第４ギヤ２２ｆを備えている。
【００２１】
減速ギヤ列２０ｂにおいては、入力軸２２ａ上の第１ギヤ２２ｃが、図３に示すように、ミッションケース２１ｃに配置された電動モータ２０ａの出力軸２４ａ上に設けた出力ギヤ２４ｂに噛合し、入力軸２２ａ上の第２ギヤ２２ｄが出力軸２２ｂ上の第３ギヤ２２ｅに噛合し、かつ、出力軸２２ｂ上の第４ギヤ２２ｆが後述するツーウェイクラッチ２０ｃの入力ギヤ２５ａに噛合している。この状態で、減速ギヤ列２０ｂは、ツーウェイクラッチ２０ｃを介して、電動モータ２０ａをリヤディファレンシャル２０ｄに連結している。
【００２２】
リヤディファレンシャル２０ｄは、それ自体公知のもので、ミッションケース２１ｃ内にて回転可能に支持されているディファレンシャルケース２３ａ、同ケース２３ａ内に収容されている一対のピニオン２３ｂ、および、両ピニオン２３ｂに噛合する一対のサイドギヤ２３ｃを備えている。リヤディファレンシャル２０ｄにおいては、ディファレンシャルケース２３ａに設けた筒状取付部２３ａ1上にツーウェイクラッチ２０ｃが組付けらていて、ツーウェイクラッチ２０ｃから出力される駆動力はディファレンシャルケース２３ａに伝達される。入力された駆動力は、両ピニオン２３ｂを介して各サイドギヤ２３ｃに分配されて、各サイドギヤ２３ｃに連結する各ドライブシャフト２１ａに伝達される。これにより、両後輪２１ｂが駆動して、車両が前後輪駆動状態に形成される。
【００２３】
ツーウェイクラッチ２０ｃは、スイッチングプレート方式の公知のもので、特に図４および図５に示すように、入力側部材である入力ギヤ２５ａ、出力側部材である内輪２５ｂ、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間の連結を断続する多数のスプラグ２６ａおよびこれらを支持する多数の板バネ２６ｂ、スイッチングプレート２７ａ、多数のアウタリテーナ２７ｂ、および、インナリテーナ２７ｃを備えている。
【００２４】
内輪２５ｂは円筒状のもので、ディファレンシャルケース２３ａの筒状取付部２３ａ1の外周上にスプライン嵌合されて、ディファレンシャルケース２３ａに一体回転可能に連結されている。入力ギヤ２５ａは、内輪２５ｂの外周上に回転可能に組付けられて、減速ギヤ列２０ｂの出力軸２２ｂ上の第４ギヤ２２ｆに噛合している。この組付け状態においては、入力ギヤ２５ａの内周側と内輪２５ｂの外周側間に環状空間部が形成されていて、当該環状空間部には、内輪２５ｂの外周に回転可能に配置したインナリテーナ２７ｃ、入力ギヤ２５ａの内周側に一体に設けた多数のアウタリテーナ２７ｂ、多数のスプラグ２６ａおよび板バネ２６ｂが収容されている。
【００２５】
各アウタリテーナ２７ｂは、入力ギヤ２５ａの内周面に沿う所定長さの円弧状のもので、周方向に等間隔に位置して隣り合う同士のアウタリテーナ２７ｂ間に、所定長さの円弧状凹所２７ｂ1を形成している。各アウタリテーナ２７ｂは、外側の保持器を構成している。インナリテーナ２７ｃは、環状の外向きフランジ部２７ｃ1と、その内周側に一体に設けた多数の分割片２７ｃ2からなるもので、各分割片２７ｃ2は、周方向に等間隔に同心円状に位置している。各分割片２７ｃ2の円弧方向の寸法は、各アウタリテーナ２７ｂの円弧方向の寸法より短く形成されていて、隣り合う同士の分割片２７ｃ2間に、所定長さの円弧状凹所を２７ｃ3を形成している。円弧状凹所２７ｃ3の円弧方向寸法は、各アウタリテーナ２７ｂが形成する円弧状凹所２７ｂ1の円弧方向寸法より長くなっていて、特定の分割片２７ｃ2に植設した規制ピン２７ｃ4が、特定のアウタリテーナ２７ｂに形成した円周方向に延びる長孔２７ｂ2に挿入されている。インナリテーナ２７ｃの各分割片２７ｃ2は、内側の保持器を構成している。
【００２６】
インナリテーナ２７ｃは、各分割片２７ｃ2を各アウタリテーナ２７ｂの内周側に収容された状態で、外向きフランジ部２７ｃ1を環状空間部から外部へ延出させていて、この組付け状態においては、内輪２５ｂの外周を周方向へ回転可能になっている。各スプラグ２６ａおよびこれらを支持する多数の板バネ２６ｂは、インナリテーナ２７ｃの各分割片２７ｃ2 が形成する各円弧状凹所２７ｃ3と、アウタリテーナ２７ｂが形成する各円弧状凹所２７ｂ1間に位置している。
【００２７】
スプラグ２６ａは、図５および図７に示すように、径方向の中央部に向かって漸次窪む断面形状のロッドであり、頂部側および底部側の円弧面には正転側カム面２６ａ１と逆転側カム面２６ａ2が形成されている。スプラグ２６ａは、左右一対の板バネ２６ｂによって周方向の左右から支持されていて、スプラグ２６ａの中心線Ｌが入力ギヤ２５ａの径方向と一致する中間領域に保持している。
【００２８】
この組付け状態にあるインナリテーナ２７ｃのボス部には、スイッチングプレート２７ａが弾性部材２８ａを介在させて組付けられている。スイッチングプレート２７ａは、図６に示すように、円環状のプレート本体２７ａ1の外周縁部に突片２７ａ2を備えるもので、突片２７ａ2をミッションケース２１ｃに設けた係合凹所２１ｃ1に係合させて、ミッションケース２１ｃによって周方向の回転を規制されている。また、スイッチングプレート２７ａのプレート本体２７ａ1は、弾性部材２８ａの付勢力にて、インナリテーナ２７ｃの外向きフランジ部２７ｃ1の外側面に圧接されている。これにより、スイッチングプレート２７ａは、入力ギヤ２５ａとインナリテーナ２７ｃ間の相対回転を許容する。当該相対回転の正逆の回転量は、アウタリテーナ２７ｂの長孔２７ｂ2に挿入されている分割片２７ｃ2側の規制ピン２７ｃ4によって所定量に規制される。
【００２９】
かかる構成のツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、電動モータ２０ａの正転駆動（車両前進走行方向）により入力ギヤ２５ａが正転方向に回転駆動した場合には、アウタリテーナ２７ｂとインナリテーナ２７ｃ間に所定量の相対回転が発生して、スプラグ２６ａを図７（ａ）に示すように図示時計方向へ揺動させて、スプラグ２６ａの両正転側カム面２６ａ１を、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間に食い込ませる。これにより、ツーウェイクラッチ２０ｃは正転方向（車両前進走行方向）に連結して、電動モータ２０ａからの駆動力をリヤディファレンシャル２３に伝達する。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２３にて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、前後輪駆動の前進走行状態を形成する。
【００３０】
また、かかる構成のツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、電動モータ２０ａの逆転駆動（車両後進走行方向）により入力ギヤ２５ａが逆転方向に回転駆動した場合には、アウタリテーナ２７ｂとインナリテーナ２７ｃ間に所定量の相対回転が発生して、スプラグ２６ａを図７（ｂ）に示すように図示反時計方向へ揺動させて、スプラグ２６ａの両逆転側カム面２６ａ2を、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間に食い込ませる。これにより、ツーウェイクラッチ２０ｃは逆転方向（車両後進走行方向）に連結して、電動モータ２０ａからの駆動力をリヤディファレンシャル２０ｄに伝達する。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ｄにて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、前後輪駆動の後進走行状態を形成する。
【００３１】
当該前後輪駆動車は、主駆動装置１０を構成するエンジン１１を始動することで、前輪駆動の二輪駆動走行状態を形成することができるとともに、４ＷＤスイッチをＯＮ操作した場合には、制御装置３０は補助駆動装置２０の作動を制御して、前後両輪駆動の四輪駆動走行状態を形成する。
【００３２】
補助駆動装置２０の制御では、制御装置３０は、４ＷＤスイッチの操作状態を検出するスイッチセンサＳ1、スロットル開度センサＳ2、車輪速センサＳ3、シフトポジションセンサＳ4から出力される検出信号を、インタフェースを介して取込み、ＭＰＵは、取込んだ各検出信号に基づいて補助駆動装置２０の作動すべき状態を判定し、補助駆動装置２０を作動すべきであると判定した場合には、電動モータ２０ａを動作すべき指令信号を、インタフェースを介して駆動回路に出力する。駆動回路は、ＭＰＵからの指令信号に基づいて、設定された電圧の電力を電動モータ２０ａに供給する。制御装置３０は、補助駆動装置２０の駆動制御のプログラムを、図８に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００３３】
制御装置３０は、エンジン１１の始動時に動作し、制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、ステップ１０１にて４ＷＤスイッチのＯＮ−ＯＦＦ状態を判定し、４ＷＤスイッチがＯＦＦ状態にあるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０２に進め、電動モータ２０ａを非駆動状態に保持してプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０１にて４ＷＤスイッチがＯＮ状態にあるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０３に進める。
【００３４】
マイクロコンピュータは、ステップ１０３では、スロットル開度、車輪速、シフトポジションを読込んで、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０の駆動制御すべき状態か否かの判定を行う。マイクロコンピュータは、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０を駆動制御すべき状態ではないと判定した場合には、プログラムをステップ１０２に戻して、電動モータ２０ａを非駆動状態に保持してプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０を駆動制御すべき状態であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１０５に進め、ステップ１０５では、車両の走行方向の判定を行う。
【００３５】
マイクロコンピュータは、ステップ１０５にて、車両走行方向が前進方向であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０６に進め、電動モータ２０ａを正転駆動させる。これにより、車両は前後両輪駆動の前進走行状態を形成する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０５にて、車両走行方向が後進方向であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０７に進め、電動モータ２０ａを逆転駆動させる。これにより、車両は前後両輪駆動による後進走行状態を形成する。
【００３６】
制御装置３０は、上記した補助駆動装置２０の基本的駆動制御プログラムを備えるとともに、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を制御する連結制御プログラムを備えていて、シフトポジションの切替え時および車両の走行条件に応じて、当該連結制御プログラムを実行する。連結制御プログラム中、第１の連結制御プログラムは図９および図１０に示すフローチャートに基づいて実行され、第２の連結制御プログラムは図１１に示すフローチャートに基づいて実行され、また、第３の連結制御プログラムは図１２に示すフローチャートに基づいて実行される。
【００３７】
第１の連結制御プログラムは、エンジン１１の始動時に動作を開始して、シフトポジションが前進方向走行側から後進方向走行側、または、後進方向走行側から前進方向走行側に切替えられた際に電動モータ２０ａを駆動してツーウェイクラッチ２０ｃを切替えるプログラムと、車速が一定速度以下から一定速度以上になった際に電動モータ２０ａを駆動してツーウェイクラッチ２０ｃを切替えるプログラムにて構成されている。第１の連結制御プログラムの前者のプログラムは、図９に示すフローチャトに基づいて実行され、かつ、第１の連結制御プログラムの後者のプログラムは、図１０に示すフローチャトに基づいて実行される。
【００３８】
制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、エンジン１１の始動時に動作を開始して、第１の連結制御プログラムの前者のプログラムを、図９に示すフローチャートに基づいて実行し、ステップ１１１にて、シフトポジションを読込み、ステップ１１２にて、車両の走行方向の選択状態を判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１１２にて、車両の走行方向が前進走行方向に選択されているものと判定した場合には、ステップ１１３にて、方向フラグＦの状態を判定する。方向フラグＦは、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を示すもので、その初期値が０であり、方向フラグＦ＝１は、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の前進走行方向にあることを示し、方向フラグＦ＝０は、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の後進走行方向にあることを示す。
【００３９】
マイクロコンピュータは、ステップ１１３にて、方向フラグＦが１であるものと判定した場合にはプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１１３にて、方向フラグＦが０であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１１４に進める。マイクロコンピュータは、ステップ１１４では、電動モータ２０ａを所定時間正転駆動し方向フラグＦを１にセットして、プログラムの実行を終了する。
【００４０】
マイクロコンピュータは、ステップ１１２にて、車両の走行方向が前進走行方向には選択されていないものと判定した場合には、ステップ１１５にて、車両の走行方向が後進走行方向に選択されているか否かを判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１１５にて、車両の走行方向が後進走行方向には選択されていないものと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、車両の走行方向が後進走行方向に選択されているものと判定した場合には、プログラムをステップ１１６に進める。マイクロコンピュータはステップ１１６にて、方向フラグＦが０であるものと判定した場合には、プログラムの実行を終了する。
【００４１】
マイクロコンピュータは、ステップ１１６にて、方向フラグＦが１であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１１７に進め、ステップ１１７にて、電動モータ２０ａを所定時間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両の後進走行方向にするとともに方向フラグＦを０にクリアして、プログラムの実行を終了する。
【００４２】
また、第１の制御プログラムの後者のプログラムは、図１０に示すフローチャトに基づいて実行される。制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、車速が一定速度以下から一定以上になった場合に、電動モータ２０ａを所定時間の間車両走行方向に駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるものである。
【００４３】
マイクロコンピュータは、ステップ１２１にて車速の判定を行い、車速がＡ（例えば１ｋｍ／ｈ）以下であると判定した場合には、ステップ１２２にて方向フラグＦを１にセットして、制御プログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１２１にて、車速がＡより大きいものと判定した場合には、プログラムをステップ１２３に進めて再度車速の判定を行う。
【００４４】
マイクロコンピュータは、ステップ１２３では、車速がＡより所定速度大きいＢ（例えば２０ｋｍ／ｈ）より小さいものと判定した場合には、プログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１２３にて、車速がＡより所定速度大きいＢ以上であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１２４に進め、ステップ１２４にて方向フラグＦ＝１か否かを判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１２４にて、フラグＦ＝１ではないものと判定した場合には制御プログラムの実行を終了し、フラグＦ＝１であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１２５に進める。
【００４５】
マイクロコンピュータは、ステップ１２５にてシフトポジションを読込んで、ステップ１２６にて車両の走行方向を判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１２６にて、車両走行方向が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１２７にて、電動モータ２０ａを所定時間の間正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させ、また、車両走行方向が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１２８にて、電動モータ２０ａを所定時間の間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。マイクロコンピュータは、その後、プログラムをステップ１２９に進め、ステップ１２９にて方向フラグＦをクリアして（方向フラグＦ＝０）、制御プログラムの実行を終了する。
【００４６】
上記した第１の制御プログラムによれば、坂道発進時のように、低車速において、シフト位置だけでは車両の進行方向が不明確な場合であっても、車速が低速から中速に変化して確実にシフト位置と同じ方向に走行していると判断できるようになった際に、改めてツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を切替える操作をすることで、さらに車速が上がる前に、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向の切替え状態を的確な状態に保持できるようになる。
【００４７】
第２の連結制御プログラムでは、車速が一定速度以上になった場合に、電動モータ２０ａを連続駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの状態を保持するもので、マイクロコンピュータは、当該制御プログラムを図１１に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００４８】
マイクロコンピュータは、ステップ１３１にて車速の判定を行い、車速がＣ（例えば５０ｋｍ／ｈ）未満であるものと判定した場合には、制御プログラムの実行を終了し、車速がＣ以上であるものと判定した場合には、ステップ１３２にてシフトポジションを読込んで、ステップ１３３にて車両の走行方向を判定する。
【００４９】
マイクロコンピュータは、ステップ１３３にて車両が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１３４にて電動モータ２０ａを連続して正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの連結状態を保持し、また、車両が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１３５にて電動モータ２０ａを連続して逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの連結状態を保持する。マイクロコンピュータは、その後、制御プログラムの実行を終了する。
【００５０】
上記した第２の連結制御プログラムによれば、高速走行中の振動などによって、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の走行方向から逆方向に変化してしまうことを防止でいる。
【００５１】
第３の連結制御プログラムでは、車速が一定速度以上になった場合に、電動モータ２０ａを定期的に駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの状態を保持するもので、マイクロコンピュータは、図１２に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００５２】
マイクロコンピュータは、ステップ１４１にて車速の判定を行い、車速がＤ（例えば５０ｋｍ／ｈ）未満であるものと判定した場合には、制御プログラムの実行を終了し、車速がＤ以上であるものと判定した場合には、ステップ１４２にてタイマーＴを作動し、ステップ１４３にてＤ以上の車速が所定時間Ｅ（例えば６０秒間）継続しているか否かを判定する。マイクロコンピュータは、Ｄ以上の車速が所定時間Ｅ継続していないものと判定した場合には制御プログラムの実行を終了し、Ｄ以上の車速が所定時間Ｅ継続しているものと判定した場合には、ステップ１４４にてシフトポジションを読込み、ステップ１４５にて車両の走行方向を判定する。
【００５３】
マイクロコンピュータは、ステップ１４５にて車両が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１４６にて電動モータ２０ａを所定時間正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。また、マイクロコンピュータは、車両が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１４７にて電動モータ２０ａを所定時間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。マイクロコンピュータは、その後、プログラムをステップ１４８に進め、ステップ１４８にて、タイマーＴを停止するとともにリセットして、制御プログラムの実行を終了する。
【００５４】
上記した第３の連結制御プログラムによれば、高速走行中の振動などによって、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の走行方向から逆方向に変化してしまうことを防止できるとともに、間欠的な作動によって、電動モータ２０ａを作動させるための電力を削減できるようになる。
【００５５】
当該前後輪駆動車においては、これらのツーウェイクラッチ２０ｃの連結制御プログラムの実行を、前輪単独駆動の二輪駆動走行時のみならず、前後両輪駆動の四輪駆動走行時にも行うことができるものである。これにより、前輪単独駆動の二輪駆動走行時や前後両輪駆動の四輪駆動時には、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向に一致させることができ、車両走行時におけるツーウェイクラッチ２０ｃでの引きずりトルクの発生を規制して、引きずりトルクに起因するエネルギー損失を防止し、引きずりトルクに起因するツーウェイクラッチ２０ｃの連結状態の発生を防止して、これに起因するエネルギー損失を防止し、かつ、これに起因する後輪２１ｂ側から電動モータ２０ａ側への駆動トルクの伝達を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る前後輪駆動車を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同前後輪駆動車を構成する補助駆動装置を示す横断平面図である。
【図３】同補助駆動装置を構成する電動モータと減速ギヤ列の連結部を示す平面図である。
【図４】同補助駆動装置を構成するツーウェイクラッチの横断平面図である。
【図５】同ツーウェイクラッチの縦断側面図である。
【図６】同ツーウェイクラッチを構成するスイッチングプレートのミッションケースに対する連結部を示す側面図である。
【図７】同ツーウェイクラッチの正逆の連結作動の状態を示す部分断面図（ａ），（ｂ）である。
【図８】同補助駆動装置の作動を制御する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図９】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第１の連結制御プログラムの基礎的なプログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１０】第１の連結制御プログラムの付随的なプログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１１】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第２の連結制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１２】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第３の連結制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…主駆動装置、１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…フロンディファレンシャル、１４…ドライブシャフト、１５…前輪、１６…ジェネレータ、１７…バッテリー、２０…補助駆動装置、２０ａ…電動モータ、２０ｂ…減速ギヤ列、２０ｃ…ツーウェイクラッチ、２０ｄ…リヤディファレンシャル、２１ａ…ドライブシャフト、２１ｂ…後輪、２１ｃ…ミッションケース、２１ｃ1…係合凹所、２２ａ…入力軸、２２ｂ…出力軸、２２ｃ…第１ギヤ、２２ｄ…第２ギヤ、２２ｅ…第３ギヤ、２２ｆ…第４ギヤ、２３ａ…ディファレンシャルケース、２３ａ1…筒状取付部、２３ｂ…ピニオン、２３ｃ…サイドギヤ、２４ａ…出力軸、２４ｂ…出力ギヤ、２５ａ…入力ギヤ、２５ｂ…内輪、２６ａ…スプラグ、２６ａ1…正転側カム面、２６ａ2…逆転側カム面、２６ｂ…板バネ、２７ａ…スイッチングプレート、２７ａ1…プレート本体、２７ａ2…突片、２７ｂ…アウタリテーナ、２７ｂ1…円弧状凹所、２７ｂ2…長孔、２７ｃ…インナリテーナ、２７ｃ1…外向きフランジ部、２７ｃ2…分割片、２７ｃ3…円弧状凹所、２７ｃ4…規制ピン、２８ａ…弾性部材、３０…制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪駆動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪駆動車の一形式として、主駆動輪を駆動する主駆動装置と補助駆動輪を駆動する補助駆動装置を備え、主駆動装置の作動による主駆動輪の単独駆動走行状態と、主駆動装置および補助駆動装置の両駆動装置の作動による前後両輪駆動走行状態を形成する前後輪駆動車がある。
【０００３】
当該形式の前後輪駆動車においては、主駆動装置の作動による主駆動輪の単独駆動走行状態においては、補助駆動手段と補助駆動輪の駆動力伝達経路の連結を遮断しておくことが好ましく、一般には、補助駆動手段と補助駆動輪を連結する駆動力伝達手段にクラッチを内蔵させる構成が採られる。
【０００４】
また、当該クラッチとしては、電気的に動作する電磁クラッチ、油圧や空気圧等の圧力的に動作する圧力式クラッチ、補助駆動手段の駆動によって動作する機械式クラッチ等、種々の形成のクラッチが採用される。これらのクラッチのうち、電気、油圧、空気圧等の駆動回路が不要であるいう理由からは機械式クラッチが選定され、また、車両の前進走行方向および後進走行方向の両走行方向の連結・遮断を行う機能を有する理由からはツーウェイクラッチが選定される。当該ツーウェイクラッチとしては、一般には、アウタリテーナを内周側に有する入力側部材と、インナリテーナを外周側に有して入力側部材の内周側にてこれと同心的に位置する出力側部材と、入力側部材と出力側部材間に介在し入力側部材の回転時に入力側部材の回転方向に揺動して入力側部材と出力側部材を相対回転方向に連結するスプラグを有する形式のツーウェイクラッチが採用される。
【０００５】
当該形式の前後輪駆動車において、上記した形式のツーウェイクラッチを内蔵する補助駆動装置を備える前後輪駆動車にあっては、主駆動輪の単独走行時には、ツーウェイクラッチは、車両の走行方向の如何に関わらず連結を遮断された状態にある。また、ツーウェイクラッチは、前後両輪駆動走行時には、補助駆動装置の補助駆動手段によってスプラグが揺動して、入力側部材と出力側部材が互いに連結される車両走行方向の連結状態に形成されて、補助駆動手段からの駆動力を補助駆動輪側へ伝達するようになる。
【０００６】
すなわち、当該前後輪駆動車においては、前後両輪駆動走行では、補助駆動手段を正転駆動させることにより前進走行状態を形成し、かつ、補助駆動手段を逆転駆動させることにより後進走行状態を形成する。この場合、ツーウェイクラッチは、補助駆動手段の正転駆動作用によって前進走行方向の連結状態に形成され、かつ、補助駆動手段の逆転駆動作用によって後進走行方向の連結状態に形成されて、車両の前進および後進のいずれの方向への前後両輪駆動走行をも可能にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該前後輪駆動車においては、主駆動輪の単独駆動走行時には、補助駆動手段は非駆動状態にあってツーウェイクラッチのスプラグは中立状態に保持されることから、通常、ツーウェイクラッチは車両走行方向の連結状態になることはないが、前後両輪駆動走行状態の車両を一旦停止し、その後、主駆動装置の単独駆動によって車両を停止前と逆の進行方向に走行させる場合には、主駆動輪側から伝達される出力側部材の回転力によって、スプラグは車両の停止前の連結状態を維持することになる。このため、このような走行状態では、ツーウェイクラッチに引きずりトルクが発生してエネルギー損失をまねき、また、当該引きずりトルクによりスプラグはツーウェイクラッチの連結状態を持続して補助駆動手段を回転してエネルギーの一層の損失をまねくことになる。さらには、この状態で車両の速度が上昇すると、補助駆動手段は高速で回転することになって、駆動力伝達手段を構成する減速機や補助駆動手段等で生じる摺動抵抗によってエネルギーを大きく損失し、延いては、補助駆動手段を破損に至ることになる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に対処するため、主駆動輪を駆動する主駆動装置と、補助駆動輪を駆動する補助駆動装置と、前記補助駆動装置を構成する補助駆動手段と前記補助駆動輪とを断続するツーウェイクラッチを内蔵する駆動力伝達手段とを備え、前記ツーウェイクラッチとして、アウタリテーナを内周側に有する入力側部材と、インナリテーナを外周側に有して前記入力側部材の内周側にて同入力側材と同心的に位置する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材間に介在し前記入力側部材の回転時に同入力側部材の回転方向に揺動して同入力側部材と前記出力側部材を相対回転方向に連結するスプラグを有するツーウェイクラッチを採用し、前記主駆動装置の作動により前記主駆動輪の単独駆動走行状態となり、前記主駆動装置と前記補助駆動手段の両駆動装置の作動により前記主駆動輪と補助駆動輪の両輪駆動走行状態となる前後輪駆動車において、スロットル開度、車輪速、シフトポジションに基づいて前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきか前記両輪駆動走行状態とすべきかの判定を行う判定手段と、該判定手段が両輪駆動走行状態とすべきと判定した場合には前記主駆動装置と前記補助駆動手段を駆動して両輪駆動走行状態とする制御を行い、同判定手段が前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきと判定した場合においても、シフトポジションが前進走行方向側から後進走行方向側へ、または、後進走行方向側から前進走行方向側へ切替えられた際には、当該切替え後の走行方向側へ前記補助駆動手段を所定時間駆動して、前記ツーウェイクラッチの連結方向を切替え制御する制御手段とを設けたことを特徴とする前後輪駆動車を提供するものである。
【００１２】
なお、本発明に係る前後輪駆動車においては、前記補助駆動手段として、前記主駆動手段の駆動により発電される電力を駆動源とする電動モータを採用することができ、同電動モータを駆動することによって、前記ツーウェイクラッチの連結方向の制御を容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明による前後輪駆動車におけるツーウェイクラッチの制御手段は、前記判定手段が両駆動輪駆動走行状態とすべきと判定した場合には、前記補助駆動手段を駆動して前後両輪駆動走行状態を形成する制御を行うが、同判定手段が単独駆動走行状態とすべきと判定した場合においても、シフトポジションが前進走行方向側から後進走行方向側へ、または、後進走行方向側から前進走行方向側へ切替えられた際には、当該切替え後の走行方向側へ前記補助駆動手段を所定時間駆動して、前記ツーウェイクラッチの連結方向を切替え制御するものである。このため、前後両輪駆動走行状態の車両を一旦停止し、その後、主駆動装置の単独駆動によって車両を停止前と逆の進行方向に走行させる場合には、スプラグは車両の停止前とは逆の連結状態となり、車両の走行によって中立状態に復帰する。従って、このような走行状態では、ツーウェイクラッチに引きずりトルクが発生せず、また、当該引きずりトルクに起因してスプラグがツーウェイクラッチを連結状態にすることもない。このため、当該前後輪駆動車によれば、引きずりトルクに起因するエネルギーの損失はなく、また、車両走行中に補助駆動手段が回転することなく、駆動力伝達手段を構成する減速機や補助駆動手段等で生じる摺動抵抗によるエネルギーもなく、かつ、補助駆動手段が破損するようなこともない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は前後輪駆動車に関するもので、図１には、本発明の一例に係る前後輪駆動車を模式的に示している。当該前後輪駆動車は、主駆動輪である前輪側を駆動する主駆動装置１０と、補助駆動輪である後輪側を駆動する補助駆動装置２０と、補助駆動装置２０を制御する制御装置３０を備えている。また、図２には、当該前後輪駆動車を構成する補助駆動装置２０を示し、図４および図５には、補助駆動装置２０を構成するツーウェイクラッチ２０ｃを示している。
【００１５】
当該前後輪駆動車を構成する主駆動装置１０は、内燃機関であるエンジン１１を備えている。主駆動装置１０においては、エンジン１１の駆動力は、トランスミッション１２およびフロントディファレンシャル１３を経て各ドライブシャフト１４に分配され、各ドライブシャフト１４にて左右の前輪１５が駆動される。
【００１６】
また、主駆動装置１０は、補助駆動装置２０の駆動手段である電動モータ２０ａを駆動するための電力を発電するジェネレータ１６を備えている。ジェネレータ１６は、エンジン１１のクランク軸に連結されていて、エンジン１１によって駆動されて電力を発電する。ジェネレータ１６にて発電された電力はバッテリー１７に蓄電され、バッテリー１７に蓄電されている電力は、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいて電動モータ２０ａに供給され、電動モータ２０ａはこれによって駆動する。
【００１７】
補助駆動装置２０は、電動モータ２０ａ、減速ギヤ列２０ｂ、ツーウェイクラッチ２０ｃおよびリヤディファレンシャル２０ｄを備えている。補助駆動装置２０においては、電動モータ２０ａが補助駆動手段を構成しており、電動モータ２０ａは、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいてバッテリー１７から電力が供給されて、選択的に正転駆動または逆転駆動する。ツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、必要時、制御装置３０からの指令信号に基づいて、電動モータ２０ａの正転駆動および逆転駆動（車両の前進走行および後進方向）に応じて、連結方向を車両走行方向に切替える制御がなされる。
【００１８】
電動モータ２０ａの駆動力は、減速ギヤ列２０ｂおよびツーウェイクラッチ２０ｃを介してリヤディファレンシャル２０ｄに伝達される。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ｄにて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、各ドライブシャフト２１ａにて後輪２１ｂが駆動される。
【００１９】
制御装置３０は、４ＷＤスイッチの操作状態を検出するスイッチセンサＳ1、スロットル開度センサＳ2、車輪速センサＳ3、シフトポジションセンサＳ4等に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）および駆動回路を備えている。ＭＰＵは、ＣＰＵおよびメモリーを備え、メモリーは、電動モータ２０ａの駆動を制御する制御プログラムやデータを保持している。制御装置３０においては、各センサＳ1〜Ｓ4から出力される検出信号を、インタフェースを介して取込み、ＭＰＵは、取込んだ各検出信号に基づいて補助駆動装置２０の作動すべき状態を判定し、補助駆動装置２０を作動すべきであると判定した場合には、電動モータ２０ａを動作すべき指令信号を、インタフェースを介して駆動回路に出力する。駆動回路は、ＭＰＵからの指令信号に基づいて、設定された電圧の電力を電動モータ２０ａに供給する。これにより、補助駆動装置２０は作動して後輪２１ｂ側を駆動させ、車両を前後輪駆動状態に形成する。
【００２０】
しかして、補助駆動装置２０は、図２に示すように、駆動手段である電動モータ２０ａ、電動モータ２０ａと被駆動手段である後輪２１ｂ側とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達手段を構成する減速ギヤ列２０ｂ、ツーウェイクラッチ２０ｃ、およびリヤディファレンシャル２０ｄを備えている。減速ギヤ列２０ｂは、ミッションケース２１ｃ内にて互いに並列して回転可能に支持されている入力軸２２ａおよび出力軸２２ｂ、入力軸２２ａ上に一体的に形成されている大径の第１ギヤ２２ｃおよび小径の第２ギヤ２２ｄ、出力軸２２ｂ上に一体的に形成されている大径の第３ギヤ２２ｅおよび小径の第４ギヤ２２ｆを備えている。
【００２１】
減速ギヤ列２０ｂにおいては、入力軸２２ａ上の第１ギヤ２２ｃが、図３に示すように、ミッションケース２１ｃに配置された電動モータ２０ａの出力軸２４ａ上に設けた出力ギヤ２４ｂに噛合し、入力軸２２ａ上の第２ギヤ２２ｄが出力軸２２ｂ上の第３ギヤ２２ｅに噛合し、かつ、出力軸２２ｂ上の第４ギヤ２２ｆが後述するツーウェイクラッチ２０ｃの入力ギヤ２５ａに噛合している。この状態で、減速ギヤ列２０ｂは、ツーウェイクラッチ２０ｃを介して、電動モータ２０ａをリヤディファレンシャル２０ｄに連結している。
【００２２】
リヤディファレンシャル２０ｄは、それ自体公知のもので、ミッションケース２１ｃ内にて回転可能に支持されているディファレンシャルケース２３ａ、同ケース２３ａ内に収容されている一対のピニオン２３ｂ、および、両ピニオン２３ｂに噛合する一対のサイドギヤ２３ｃを備えている。リヤディファレンシャル２０ｄにおいては、ディファレンシャルケース２３ａに設けた筒状取付部２３ａ1上にツーウェイクラッチ２０ｃが組付けらていて、ツーウェイクラッチ２０ｃから出力される駆動力はディファレンシャルケース２３ａに伝達される。入力された駆動力は、両ピニオン２３ｂを介して各サイドギヤ２３ｃに分配されて、各サイドギヤ２３ｃに連結する各ドライブシャフト２１ａに伝達される。これにより、両後輪２１ｂが駆動して、車両が前後輪駆動状態に形成される。
【００２３】
ツーウェイクラッチ２０ｃは、スイッチングプレート方式の公知のもので、特に図４および図５に示すように、入力側部材である入力ギヤ２５ａ、出力側部材である内輪２５ｂ、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間の連結を断続する多数のスプラグ２６ａおよびこれらを支持する多数の板バネ２６ｂ、スイッチングプレート２７ａ、多数のアウタリテーナ２７ｂ、および、インナリテーナ２７ｃを備えている。
【００２４】
内輪２５ｂは円筒状のもので、ディファレンシャルケース２３ａの筒状取付部２３ａ1の外周上にスプライン嵌合されて、ディファレンシャルケース２３ａに一体回転可能に連結されている。入力ギヤ２５ａは、内輪２５ｂの外周上に回転可能に組付けられて、減速ギヤ列２０ｂの出力軸２２ｂ上の第４ギヤ２２ｆに噛合している。この組付け状態においては、入力ギヤ２５ａの内周側と内輪２５ｂの外周側間に環状空間部が形成されていて、当該環状空間部には、内輪２５ｂの外周に回転可能に配置したインナリテーナ２７ｃ、入力ギヤ２５ａの内周側に一体に設けた多数のアウタリテーナ２７ｂ、多数のスプラグ２６ａおよび板バネ２６ｂが収容されている。
【００２５】
各アウタリテーナ２７ｂは、入力ギヤ２５ａの内周面に沿う所定長さの円弧状のもので、周方向に等間隔に位置して隣り合う同士のアウタリテーナ２７ｂ間に、所定長さの円弧状凹所２７ｂ1を形成している。各アウタリテーナ２７ｂは、外側の保持器を構成している。インナリテーナ２７ｃは、環状の外向きフランジ部２７ｃ1と、その内周側に一体に設けた多数の分割片２７ｃ2からなるもので、各分割片２７ｃ2は、周方向に等間隔に同心円状に位置している。各分割片２７ｃ2の円弧方向の寸法は、各アウタリテーナ２７ｂの円弧方向の寸法より短く形成されていて、隣り合う同士の分割片２７ｃ2間に、所定長さの円弧状凹所を２７ｃ3を形成している。円弧状凹所２７ｃ3の円弧方向寸法は、各アウタリテーナ２７ｂが形成する円弧状凹所２７ｂ1の円弧方向寸法より長くなっていて、特定の分割片２７ｃ2に植設した規制ピン２７ｃ4が、特定のアウタリテーナ２７ｂに形成した円周方向に延びる長孔２７ｂ2に挿入されている。インナリテーナ２７ｃの各分割片２７ｃ2は、内側の保持器を構成している。
【００２６】
インナリテーナ２７ｃは、各分割片２７ｃ2を各アウタリテーナ２７ｂの内周側に収容された状態で、外向きフランジ部２７ｃ1を環状空間部から外部へ延出させていて、この組付け状態においては、内輪２５ｂの外周を周方向へ回転可能になっている。各スプラグ２６ａおよびこれらを支持する多数の板バネ２６ｂは、インナリテーナ２７ｃの各分割片２７ｃ2 が形成する各円弧状凹所２７ｃ3と、アウタリテーナ２７ｂが形成する各円弧状凹所２７ｂ1間に位置している。
【００２７】
スプラグ２６ａは、図５および図７に示すように、径方向の中央部に向かって漸次窪む断面形状のロッドであり、頂部側および底部側の円弧面には正転側カム面２６ａ１と逆転側カム面２６ａ2が形成されている。スプラグ２６ａは、左右一対の板バネ２６ｂによって周方向の左右から支持されていて、スプラグ２６ａの中心線Ｌが入力ギヤ２５ａの径方向と一致する中間領域に保持している。
【００２８】
この組付け状態にあるインナリテーナ２７ｃのボス部には、スイッチングプレート２７ａが弾性部材２８ａを介在させて組付けられている。スイッチングプレート２７ａは、図６に示すように、円環状のプレート本体２７ａ1の外周縁部に突片２７ａ2を備えるもので、突片２７ａ2をミッションケース２１ｃに設けた係合凹所２１ｃ1に係合させて、ミッションケース２１ｃによって周方向の回転を規制されている。また、スイッチングプレート２７ａのプレート本体２７ａ1は、弾性部材２８ａの付勢力にて、インナリテーナ２７ｃの外向きフランジ部２７ｃ1の外側面に圧接されている。これにより、スイッチングプレート２７ａは、入力ギヤ２５ａとインナリテーナ２７ｃ間の相対回転を許容する。当該相対回転の正逆の回転量は、アウタリテーナ２７ｂの長孔２７ｂ2に挿入されている分割片２７ｃ2側の規制ピン２７ｃ4によって所定量に規制される。
【００２９】
かかる構成のツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、電動モータ２０ａの正転駆動（車両前進走行方向）により入力ギヤ２５ａが正転方向に回転駆動した場合には、アウタリテーナ２７ｂとインナリテーナ２７ｃ間に所定量の相対回転が発生して、スプラグ２６ａを図７（ａ）に示すように図示時計方向へ揺動させて、スプラグ２６ａの両正転側カム面２６ａ１を、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間に食い込ませる。これにより、ツーウェイクラッチ２０ｃは正転方向（車両前進走行方向）に連結して、電動モータ２０ａからの駆動力をリヤディファレンシャル２３に伝達する。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２３にて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、前後輪駆動の前進走行状態を形成する。
【００３０】
また、かかる構成のツーウェイクラッチ２０ｃにおいては、電動モータ２０ａの逆転駆動（車両後進走行方向）により入力ギヤ２５ａが逆転方向に回転駆動した場合には、アウタリテーナ２７ｂとインナリテーナ２７ｃ間に所定量の相対回転が発生して、スプラグ２６ａを図７（ｂ）に示すように図示反時計方向へ揺動させて、スプラグ２６ａの両逆転側カム面２６ａ2を、入力ギヤ２５ａと内輪２５ｂ間に食い込ませる。これにより、ツーウェイクラッチ２０ｃは逆転方向（車両後進走行方向）に連結して、電動モータ２０ａからの駆動力をリヤディファレンシャル２０ｄに伝達する。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ｄにて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、前後輪駆動の後進走行状態を形成する。
【００３１】
当該前後輪駆動車は、主駆動装置１０を構成するエンジン１１を始動することで、前輪駆動の二輪駆動走行状態を形成することができるとともに、４ＷＤスイッチをＯＮ操作した場合には、制御装置３０は補助駆動装置２０の作動を制御して、前後両輪駆動の四輪駆動走行状態を形成する。
【００３２】
補助駆動装置２０の制御では、制御装置３０は、４ＷＤスイッチの操作状態を検出するスイッチセンサＳ1、スロットル開度センサＳ2、車輪速センサＳ3、シフトポジションセンサＳ4から出力される検出信号を、インタフェースを介して取込み、ＭＰＵは、取込んだ各検出信号に基づいて補助駆動装置２０の作動すべき状態を判定し、補助駆動装置２０を作動すべきであると判定した場合には、電動モータ２０ａを動作すべき指令信号を、インタフェースを介して駆動回路に出力する。駆動回路は、ＭＰＵからの指令信号に基づいて、設定された電圧の電力を電動モータ２０ａに供給する。制御装置３０は、補助駆動装置２０の駆動制御のプログラムを、図８に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００３３】
制御装置３０は、エンジン１１の始動時に動作し、制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、ステップ１０１にて４ＷＤスイッチのＯＮ−ＯＦＦ状態を判定し、４ＷＤスイッチがＯＦＦ状態にあるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０２に進め、電動モータ２０ａを非駆動状態に保持してプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０１にて４ＷＤスイッチがＯＮ状態にあるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０３に進める。
【００３４】
マイクロコンピュータは、ステップ１０３では、スロットル開度、車輪速、シフトポジションを読込んで、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０の駆動制御すべき状態か否かの判定を行う。マイクロコンピュータは、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０を駆動制御すべき状態ではないと判定した場合には、プログラムをステップ１０２に戻して、電動モータ２０ａを非駆動状態に保持してプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０４にて、補助駆動装置２０を駆動制御すべき状態であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１０５に進め、ステップ１０５では、車両の走行方向の判定を行う。
【００３５】
マイクロコンピュータは、ステップ１０５にて、車両走行方向が前進方向であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０６に進め、電動モータ２０ａを正転駆動させる。これにより、車両は前後両輪駆動の前進走行状態を形成する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０５にて、車両走行方向が後進方向であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１０７に進め、電動モータ２０ａを逆転駆動させる。これにより、車両は前後両輪駆動による後進走行状態を形成する。
【００３６】
制御装置３０は、上記した補助駆動装置２０の基本的駆動制御プログラムを備えるとともに、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を制御する連結制御プログラムを備えていて、シフトポジションの切替え時および車両の走行条件に応じて、当該連結制御プログラムを実行する。連結制御プログラム中、第１の連結制御プログラムは図９および図１０に示すフローチャートに基づいて実行され、第２の連結制御プログラムは図１１に示すフローチャートに基づいて実行され、また、第３の連結制御プログラムは図１２に示すフローチャートに基づいて実行される。
【００３７】
第１の連結制御プログラムは、エンジン１１の始動時に動作を開始して、シフトポジションが前進方向走行側から後進方向走行側、または、後進方向走行側から前進方向走行側に切替えられた際に電動モータ２０ａを駆動してツーウェイクラッチ２０ｃを切替えるプログラムと、車速が一定速度以下から一定速度以上になった際に電動モータ２０ａを駆動してツーウェイクラッチ２０ｃを切替えるプログラムにて構成されている。第１の連結制御プログラムの前者のプログラムは、図９に示すフローチャトに基づいて実行され、かつ、第１の連結制御プログラムの後者のプログラムは、図１０に示すフローチャトに基づいて実行される。
【００３８】
制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、エンジン１１の始動時に動作を開始して、第１の連結制御プログラムの前者のプログラムを、図９に示すフローチャートに基づいて実行し、ステップ１１１にて、シフトポジションを読込み、ステップ１１２にて、車両の走行方向の選択状態を判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１１２にて、車両の走行方向が前進走行方向に選択されているものと判定した場合には、ステップ１１３にて、方向フラグＦの状態を判定する。方向フラグＦは、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を示すもので、その初期値が０であり、方向フラグＦ＝１は、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の前進走行方向にあることを示し、方向フラグＦ＝０は、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の後進走行方向にあることを示す。
【００３９】
マイクロコンピュータは、ステップ１１３にて、方向フラグＦが１であるものと判定した場合にはプログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１１３にて、方向フラグＦが０であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１１４に進める。マイクロコンピュータは、ステップ１１４では、電動モータ２０ａを所定時間正転駆動し方向フラグＦを１にセットして、プログラムの実行を終了する。
【００４０】
マイクロコンピュータは、ステップ１１２にて、車両の走行方向が前進走行方向には選択されていないものと判定した場合には、ステップ１１５にて、車両の走行方向が後進走行方向に選択されているか否かを判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１１５にて、車両の走行方向が後進走行方向には選択されていないものと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、車両の走行方向が後進走行方向に選択されているものと判定した場合には、プログラムをステップ１１６に進める。マイクロコンピュータはステップ１１６にて、方向フラグＦが０であるものと判定した場合には、プログラムの実行を終了する。
【００４１】
マイクロコンピュータは、ステップ１１６にて、方向フラグＦが１であるものと判定した場合にはプログラムをステップ１１７に進め、ステップ１１７にて、電動モータ２０ａを所定時間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両の後進走行方向にするとともに方向フラグＦを０にクリアして、プログラムの実行を終了する。
【００４２】
また、第１の制御プログラムの後者のプログラムは、図１０に示すフローチャトに基づいて実行される。制御装置３０を構成するマイクロコンピュータは、車速が一定速度以下から一定以上になった場合に、電動モータ２０ａを所定時間の間車両走行方向に駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるものである。
【００４３】
マイクロコンピュータは、ステップ１２１にて車速の判定を行い、車速がＡ（例えば１ｋｍ／ｈ）以下であると判定した場合には、ステップ１２２にて方向フラグＦを１にセットして、制御プログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１２１にて、車速がＡより大きいものと判定した場合には、プログラムをステップ１２３に進めて再度車速の判定を行う。
【００４４】
マイクロコンピュータは、ステップ１２３では、車速がＡより所定速度大きいＢ（例えば２０ｋｍ／ｈ）より小さいものと判定した場合には、プログラムの実行を終了する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１２３にて、車速がＡより所定速度大きいＢ以上であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１２４に進め、ステップ１２４にて方向フラグＦ＝１か否かを判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１２４にて、フラグＦ＝１ではないものと判定した場合には制御プログラムの実行を終了し、フラグＦ＝１であるものと判定した場合には、プログラムをステップ１２５に進める。
【００４５】
マイクロコンピュータは、ステップ１２５にてシフトポジションを読込んで、ステップ１２６にて車両の走行方向を判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１２６にて、車両走行方向が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１２７にて、電動モータ２０ａを所定時間の間正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させ、また、車両走行方向が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１２８にて、電動モータ２０ａを所定時間の間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。マイクロコンピュータは、その後、プログラムをステップ１２９に進め、ステップ１２９にて方向フラグＦをクリアして（方向フラグＦ＝０）、制御プログラムの実行を終了する。
【００４６】
上記した第１の制御プログラムによれば、坂道発進時のように、低車速において、シフト位置だけでは車両の進行方向が不明確な場合であっても、車速が低速から中速に変化して確実にシフト位置と同じ方向に走行していると判断できるようになった際に、改めてツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を切替える操作をすることで、さらに車速が上がる前に、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向の切替え状態を的確な状態に保持できるようになる。
【００４７】
第２の連結制御プログラムでは、車速が一定速度以上になった場合に、電動モータ２０ａを連続駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの状態を保持するもので、マイクロコンピュータは、当該制御プログラムを図１１に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００４８】
マイクロコンピュータは、ステップ１３１にて車速の判定を行い、車速がＣ（例えば５０ｋｍ／ｈ）未満であるものと判定した場合には、制御プログラムの実行を終了し、車速がＣ以上であるものと判定した場合には、ステップ１３２にてシフトポジションを読込んで、ステップ１３３にて車両の走行方向を判定する。
【００４９】
マイクロコンピュータは、ステップ１３３にて車両が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１３４にて電動モータ２０ａを連続して正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの連結状態を保持し、また、車両が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１３５にて電動モータ２０ａを連続して逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの連結状態を保持する。マイクロコンピュータは、その後、制御プログラムの実行を終了する。
【００５０】
上記した第２の連結制御プログラムによれば、高速走行中の振動などによって、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の走行方向から逆方向に変化してしまうことを防止でいる。
【００５１】
第３の連結制御プログラムでは、車速が一定速度以上になった場合に、電動モータ２０ａを定期的に駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させるとともにこの状態を保持するもので、マイクロコンピュータは、図１２に示すフローチャートに基づいて実行する。
【００５２】
マイクロコンピュータは、ステップ１４１にて車速の判定を行い、車速がＤ（例えば５０ｋｍ／ｈ）未満であるものと判定した場合には、制御プログラムの実行を終了し、車速がＤ以上であるものと判定した場合には、ステップ１４２にてタイマーＴを作動し、ステップ１４３にてＤ以上の車速が所定時間Ｅ（例えば６０秒間）継続しているか否かを判定する。マイクロコンピュータは、Ｄ以上の車速が所定時間Ｅ継続していないものと判定した場合には制御プログラムの実行を終了し、Ｄ以上の車速が所定時間Ｅ継続しているものと判定した場合には、ステップ１４４にてシフトポジションを読込み、ステップ１４５にて車両の走行方向を判定する。
【００５３】
マイクロコンピュータは、ステップ１４５にて車両が前進走行であるものと判定した場合には、ステップ１４６にて電動モータ２０ａを所定時間正転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。また、マイクロコンピュータは、車両が後進走行であるものと判定した場合には、ステップ１４７にて電動モータ２０ａを所定時間逆転駆動して、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向と一致させる。マイクロコンピュータは、その後、プログラムをステップ１４８に進め、ステップ１４８にて、タイマーＴを停止するとともにリセットして、制御プログラムの実行を終了する。
【００５４】
上記した第３の連結制御プログラムによれば、高速走行中の振動などによって、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向が車両の走行方向から逆方向に変化してしまうことを防止できるとともに、間欠的な作動によって、電動モータ２０ａを作動させるための電力を削減できるようになる。
【００５５】
当該前後輪駆動車においては、これらのツーウェイクラッチ２０ｃの連結制御プログラムの実行を、前輪単独駆動の二輪駆動走行時のみならず、前後両輪駆動の四輪駆動走行時にも行うことができるものである。これにより、前輪単独駆動の二輪駆動走行時や前後両輪駆動の四輪駆動時には、ツーウェイクラッチ２０ｃの連結方向を車両走行方向に一致させることができ、車両走行時におけるツーウェイクラッチ２０ｃでの引きずりトルクの発生を規制して、引きずりトルクに起因するエネルギー損失を防止し、引きずりトルクに起因するツーウェイクラッチ２０ｃの連結状態の発生を防止して、これに起因するエネルギー損失を防止し、かつ、これに起因する後輪２１ｂ側から電動モータ２０ａ側への駆動トルクの伝達を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る前後輪駆動車を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同前後輪駆動車を構成する補助駆動装置を示す横断平面図である。
【図３】同補助駆動装置を構成する電動モータと減速ギヤ列の連結部を示す平面図である。
【図４】同補助駆動装置を構成するツーウェイクラッチの横断平面図である。
【図５】同ツーウェイクラッチの縦断側面図である。
【図６】同ツーウェイクラッチを構成するスイッチングプレートのミッションケースに対する連結部を示す側面図である。
【図７】同ツーウェイクラッチの正逆の連結作動の状態を示す部分断面図（ａ），（ｂ）である。
【図８】同補助駆動装置の作動を制御する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図９】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第１の連結制御プログラムの基礎的なプログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１０】第１の連結制御プログラムの付随的なプログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１１】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第２の連結制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１２】同ツーウェイクラッチの連結状態を制御する第３の連結制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…主駆動装置、１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…フロンディファレンシャル、１４…ドライブシャフト、１５…前輪、１６…ジェネレータ、１７…バッテリー、２０…補助駆動装置、２０ａ…電動モータ、２０ｂ…減速ギヤ列、２０ｃ…ツーウェイクラッチ、２０ｄ…リヤディファレンシャル、２１ａ…ドライブシャフト、２１ｂ…後輪、２１ｃ…ミッションケース、２１ｃ1…係合凹所、２２ａ…入力軸、２２ｂ…出力軸、２２ｃ…第１ギヤ、２２ｄ…第２ギヤ、２２ｅ…第３ギヤ、２２ｆ…第４ギヤ、２３ａ…ディファレンシャルケース、２３ａ1…筒状取付部、２３ｂ…ピニオン、２３ｃ…サイドギヤ、２４ａ…出力軸、２４ｂ…出力ギヤ、２５ａ…入力ギヤ、２５ｂ…内輪、２６ａ…スプラグ、２６ａ1…正転側カム面、２６ａ2…逆転側カム面、２６ｂ…板バネ、２７ａ…スイッチングプレート、２７ａ1…プレート本体、２７ａ2…突片、２７ｂ…アウタリテーナ、２７ｂ1…円弧状凹所、２７ｂ2…長孔、２７ｃ…インナリテーナ、２７ｃ1…外向きフランジ部、２７ｃ2…分割片、２７ｃ3…円弧状凹所、２７ｃ4…規制ピン、２８ａ…弾性部材、３０…制御装置。
Claims (1)
- 主駆動輪を駆動する主駆動装置と、補助駆動輪を駆動する補助駆動装置と、前記補助駆動装置を構成する補助駆動手段と前記補助駆動輪とを断続するツーウェイクラッチを内蔵する駆動力伝達手段とを備え、前記ツーウェイクラッチとして、アウタリテーナを内周側に有する入力側部材と、インナリテーナを外周側に有して前記入力側部材の内周側にて同入力側材と同心的に位置する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材間に介在し前記入力側部材の回転時に同入力側部材の回転方向に揺動して同入力側部材と前記出力側部材を相対回転方向に連結するスプラグを有するツーウェイクラッチを採用し、前記主駆動装置の作動により前記主駆動輪の単独駆動走行状態となり、前記主駆動装置と前記補助駆動手段の両駆動装置の作動により前記主駆動輪と補助駆動輪の両輪駆動走行状態となる前後輪駆動車において、
スロットル開度、車輪速、シフトポジションに基づいて前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきか前記両輪駆動走行状態とすべきかの判定を行う判定手段と、
該判定手段が両輪駆動走行状態とすべきと判定した場合には前記主駆動装置と前記補助駆動手段を駆動して両輪駆動走行状態とする制御を行い、同判定手段が前記主駆動輪の単独駆動走行状態とすべきと判定した場合においても、シフトポジションが前進走行方向側から後進走行方向側へ、または、後進走行方向側から前進走行方向側へ切替えられた際には、当該切替え後の走行方向側へ前記補助駆動手段を所定時間駆動して、前記ツーウェイクラッチの連結方向を切替え制御する制御手段とを設けたことを特徴とする前後輪駆動車。
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