JP4735619B2 - 動力伝達制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達制御装置、特に主変速機と副変速機を備えた車両用変速機を制御するのに好適な動力伝達制御装置に関する。

車両用変速機においては、所定変速段数の主変速機と、高速段と低速段とを有する２速切替えの副変速機とを用いて、比較的簡素な構成で高変速比を実現したものがある。

このような車両用変速機においては、例えば主変速機とトランスファ内に設けた副変速機とを独立に変速制御可能とし、悪路や岩石路等のオフロード走行時にその副変速機を高速段での動作モード（以下、Ｈｉｇｈモードという）から低速段での動作モード（以下、Ｌｏｗモードという）に切り替えることで、通常走行時に対し高減速比として必要な駆動力を確保しつつ４輪駆動するといったことができる。

一方、このような副変速機の切替え時には主変速機側をニュートラル状態にする必要があるので、トランスファＥＣＵ（電子制御ユニット）により主変速機側のトランスミッション情報を取得しながら高速段側と低速段側との切替えを的確に実行する動力伝達制御がなされている。

従来のこの種の動力伝達制御装置としては、例えば副変速機のＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとの間のモード切替え（以下、Ｈ−Ｌ切替えという）の条件として、車両速度、ブレーキ状態、変速機セレクトポジション及びエンジン回転数のそれぞれについて判定条件を設定し、それら４条件からなるＨ−Ｌ切替え条件の成立時間が所定時間以上継続しているか否かを常時チェックしておくことで、モード切替えの要求操作（モード切替えスイッチの操作）時にはＨ−Ｌ切替え条件の継続の有無のみの判定でＨ−Ｌ切替えを迅速実行可能にするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、主変速機側でのバルブスティック等に起因してトランスファ側の変速段の切替えに必要なニュートラル状態が得られないフェール状態が発生したことを検出し、フェール状態検出時にはトランスファ側の変速段の切替えを禁止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、トランスファ切替えレバーがＨ−Ｌ切替え操作されたにも拘わらず切替え制御手段による副変速機の切替え制御が実行されないとき、例えば主変速機がニュートラル状態以外のときやＨ−Ｌ切替え操作直後にＤレンジへのシフト操作がなされたときに、トランスファ切替えレバーをそのＨ−Ｌ切替え操作前の切替え位置に戻すようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００１−２８７５５７号公報 特開２００３−３３６７４０号公報 特開平１０−１８１３７３号公報

しかしながら、上述のような従来の動力伝達制御装置にあっては、例えば副変速機の切替え動作の開始後に主変速機がＤレンジ等の非ニュートラル位置にシフト操作され、副変速機の切替え動作開始時には成立していた切替え条件が不成立となる、いわゆる条件違反の状態が発生すると、副変速機側のＨ−Ｌ切替え後のギヤが噛み合う前に動力伝達状態となってしまうことがあり、切替え開始の条件に着目して条件違反時に切替え禁止するようにした従来装置では勿論のこと、切替え中の条件違反を考慮してＨ−Ｌ切替え操作前の切替え位置に戻すようにした従来装置でも、ギヤ鳴りが生じてしまい、車両用変速機の耐久性を低下させてしまうという問題があった。

これに対し、例えばオーナーズマニュアルやノーティスラベルにより４輪駆動車の使用上の注意を喚起することや、Ｈ−Ｌ切替え動作中に主変速機が非ニュートラル位置にシフト操作されたときには警告ブザーを鳴らすことで、条件違反を未然に防止したり条件違反発生時に速やかにニュートラル位置への復帰操作を促したりすることがなされているが、上記のギヤ鳴りを確実に防止することができなかった。

また、副変速機の切替え動作中は主変速機側のシフト操作を禁止することも考えられるが、主変速機側が手動変速機である場合に適用できないばかりか、トランスファがＨ−Ｌ切替えモードに入ったものの何らかの異常が発生して切替えができない状態に陥ってしまったような場合に、主変速機側からの動力伝達に支障が出る可能性もあり、いわゆるリンプフォーム（自力走行）機能やフェールセーフ機能の面からも好ましくない。

そこで、本発明は、主変速機側でのシフト操作のような前段側での操作を制限することなく、切替え動作中に条件違反となる前段側操作がなされたとしても、ギヤ鳴りを生じさせることがなく、安定した切替え制御ができる動力伝達制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動力伝達制御装置は、上記目的達成のため、（１）歯付の高速出力側の部材と、歯付の低速出力側の部材と、両部材のうち任意の一方の部材の歯に選択的に係合する歯付の切替え部材とを有し、入力した動力を高速で出力する高速出力状態と前記入力した動力を低速で出力する低速出力状態とに切替え可能な動力伝達機構と、前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方から他方への切替えを要求する操作入力がなされたとき切替え指令を出力する切替え指令手段と、前記切替え指令に応じ、前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態との間の切替えが許容される条件として予め設定された切替え条件が成立するとき、前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方から他方への切替え動作を開始する切替え手段と、を備えた動力伝達制御装置であって、前記切替え手段による前記切替え動作の開始時点から前記高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方を解除させる解除動作が完了するまでの間に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、前記動力伝達機構を前記切替え動作の開始時点の状態に復帰させる復帰手段と、前記切替え手段による前記解除動作の完了時点より後に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第２判定手段と、前記第２判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、前記動力伝達機構を前記高速出力状態と低速出力状態とのうち前記任意の一方が解除され、かつ、他方に切り替わる前のニュートラル状態に保持するよう、前記歯付の切替え部材を、前記高速出力側の部材および前記低速出力側の部材のうち一方の部材の歯との係合が解け、かつ、他方の部材の歯に係合する前の移動領域内に保持する保持手段と、をさらに備えたものである。

この構成により、動力伝達機構の切替え動作（少なくとも２速の変速動作）中にその切替え条件に違反する状態が発生したとしても、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する前に条件違反となった場合にのみ切替え手段が切替え動作の開始前の状態に戻ることになる。したがって、切替え動作開始時の高速出力状態又は低速出力状態が解除された後に切替え操作部材が元に戻ることはなく、それによって従来生じていたギヤ鳴りが確実に防止されることになる。また、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了した後に切替え条件違反となった場合には一旦ニュートラル状態に移行し、ギヤ鳴りが確実に防止されることになる。

上記（１）記載の動力伝達制御装置においては、（２）前記第１判定手段が、前記切替え手段により前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち前記任意の一方から他方への切替え動作が開始された時点から前記動力伝達機構の前記任意の一方の状態が解除されるまでに要する第１の時間を予め記憶するとともに、前記切替え動作の開始時点から該第１の時間が経過するまでの間に少なくとも１回前記切替え条件が成立するか否かを判定するのが好ましい。

この構成により、切替え手段の切替えに要する時間のばらつき（個体間のばらつき）を考慮して第１の時間を設定することができ、切替え位置を検出するセンサ等を設けることなく解除動作の完了タイミングを把握し、確実にギヤ鳴りを防止することができる。

上記（２）記載の動力伝達制御装置においては、（３）前記動力伝達機構が、歯付の高速出力側の部材と、歯付の低速出力側の部材と、両部材のうち任意の一方の部材の歯に選択的に係合する歯付の切替え部材とを有し、前記第１の時間は、前記切替え動作が開始された時点から、前記切替え部材の歯が前記任意の一方の部材の歯から外れるまでの前記切替え部材の移動時間であるのがよい。

この構成により、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する時点を切替え部材の移動時間（例えば、歯の係合が解けるまでの移動距離と移動速度で決定できる）から容易にかつ確実に設定することができる。

上記（３）記載の動力伝達制御装置においては、好ましくは、（４）前記切替え手段は、前記切替え部材を操作するアクチュエータを有するものである。

この構成により、条件違反の発生時に切替え用のアクチュエータを用いて復帰手段の復帰動作や保持手段の保持動作を実行させることができ、装置構成を簡素化できる。

上記（１）ないし(４)のいずれに記載の動力伝達制御装置においても、（５）前記動力
伝達機構が、主変速機の後段に配置された副変速機で構成されているのがよい。

この構成により、主変速機と副変速機を併用する場合に、主変速機のシフト操作を制限することなく、条件違反発生時にギヤ鳴りを確実に防止することができる。

上記（１）ないし（５）記載のいずれの動力伝達制御装置においても、（６）前記保持手段によって前記動力伝達機構が前記ニュートラル状態に移行された場合に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第３判定手段をさらに備え、前記第３判定手段による判定で前記切替え条件が成立するとき、前記切替え手段が前記動力伝達機構の前記任意の一方から他方への切替え動作を再開するのが望ましい。

この構成により、切替え動作開始時の変速段の解除動作が完了した後に切替え条件違反となり、一旦ニュートラル状態に移行した場合でも、第３判定手段の判定によって切替え条件が成立すると判定されたときには、切替え動作が再開されることから、運転者の切替え要求に迅速に応答可能となる。
上記（１）ないし（５）記載のいずれの動力伝達制御装置においても、（７）前記第２判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、条件違反が発生したことを警告出力により報知する報知手段をさらに備えるようにすれば、警告出力により条件違反が報知されることで、運転者に対して条件違反の解除が確実に促されるので、より好ましい。また、上記（６）記載の動力伝達制御装置においては、（８）前記第３判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、条件違反が発生したことを警告出力により報知する報知手段をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、動力伝達機構の切替え動作中に条件違反が発生したとき、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する前に条件違反となった場合にのみ切替え手段により切替え動作開始前の状態に戻すようにしているので、切替え動作開始時の高速出力状態又は低速出力状態が解除された後に切替え操作部材が元に戻ることによって生じるギヤ鳴りを確実に防止することができる。その結果、主変速機側でのシフト操作のような前段側での操作を制限することなく、切替え動作中に条件違反となる前段側操作がなされたとしても、ギヤ鳴りを生じさせることがなく、安定した切替え制御ができる耐久性に優れた動力伝達制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１ないし図３は本発明の一実施形態に係る動力伝達制御装置の構成を示しており、図１は、一実施形態に係るトランスファの正面断面図に動力伝達制御装置のブロック図を付加した構成図である。図２は一実施形態の副変速機の動作を説明する要部断面図で、（ａ）はその高速段に切り替えられた状態を、（ｂ）はその低速段に切り替えられた状態を示している。図３は、一実施形態の駆動系全体を含む概略ブロック図である。

まず、その全体の概略構成について説明する。

図１に示すトランスファ１０は、図３に示すように、エンジン１から主変速機２を介して出力される動力を前後の車輪４Ｌ、４Ｒ、５Ｌ、５Ｒ側に伝達するよう、主変速機２の後段側に直列的に配置されており、トランスファ１０からプロペラシャフト６ａ、６ｂを介して前輪４Ｌ、４Ｒおよび後輪５Ｌ、５Ｒ側に動力が分配され、リヤ側の差動装置６からドライブシャフト７Ｌ、７Ｒを介して後輪５Ｌ、５Ｒに動力伝達がなされるとともに、フロント側の差動装置８からドライブシャフト９Ｌ、９Ｒを介して前輪４Ｌ、４Ｒに動力伝達がなされるようになっている。

ここで、主変速機２は、公知のものであり、特にその詳細な構成を図示しないが、複数の走行レンジ（複数の前進レンジ（例えば、Ｄ、Ｌ、２）、後進レンジ（例えば、Ｒ））およびニュートラルレンジ（例えば、Ｎ）のうち任意のレンジに選択操作されるようになっており、選択されたレンジに応じてそれに対応する車両の走行レンジで、自動変速制御を行うようになっている。

トランスファ１０は、図１及び図２に示すように、入力した動力を高速で出力軸１４に伝達する高速出力状態（以下、Ｈｉｇｈモードという）と、入力した動力を低速で出力軸１４に伝達する低速出力状態（以下、Ｌｏｗモードという）とに切替え可能な動力伝達機構である副変速機２０と、副変速機２０の切替えのための操作部に設けられた同期機構１５と、同期機構１５を介して副変速機２０を切替え操作するアクチュエータユニット３０（アクチュエータ）と、プラネタリギヤタイプの差動制限機能付のディファレンシャルギヤ装置からなるセンターデフ４０とを備えている。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、副変速機２０は、主変速機２のアウトプットシャフト（図示していない）とスプライン結合する筒状の入力軸２１に一体形成された外歯車からなるサンギヤ２２と、そのサンギヤ２２の周りに配された複数のピニオン２３と、これら複数のピニオン２３を所定間隔で支持するキャリア２４と、複数のピニオン２３が噛合するようにトランスファーケース１３の内部に固定されたリングギヤ２５とからなるプラネタリギヤ方式のものであり、入力軸２１が複数回転、例えば２．６回転すると、キャリア２４が１回転するという減速出力を、キャリア２４に固着された筒状体２７（歯付の低速出力側の部材）から取り出すことができる。筒状体２７はその先端部内周側にスプライン歯２７ａを有している。

また、入力軸２１の内端部には高速段用の歯付ホイール２６（歯付の高速出力側の部材）が固定されており、その歯付ホイール２６は、入力軸２１の入力回転を同期機構１５を介してそのまま（速度比１：１）の回転速度で出力するようになっている。なお、この副変速機２０の各ギヤは例えばヘリカルギヤ（はすば歯車）からなる。

同期機構１５は、いわゆるレバーシンクロ方式のもので、歯付ホイール２６の内側面側に一体に装着されたテーパリング３１と、そのテーパリング３１に近接して配置されたシンクロナイザリング３２と、入力軸２１と同軸に配置されたシンクロスリーブとしての切替えスリーブ３３（切替え部材）と、外周部で切替えスリーブ３３の内周軸央部に形成された環状溝（符号なし）に遊嵌されるとともに内周部で板ばね等により弾性支持されたシンクロレバー３４と、切替えスリーブ３３の環状の切替え操作部３３ｇに係合して切替えスリーブ３３を軸方向に変位させる高低切替え用のシフトフォーク３５と、シフトフォーク３５を支持するとともにトランスファーケース１３に軸方向摺動可能に支持されたシフトシャフト３６とを有している。切替えスリーブ３３は、その内周部に軸方向に所定間隔を隔てた２組のスプライン歯３３ａを有し、その間に前記環状溝が形成されている。

また、切替えスリーブ３３の外端部の外周には、筒状体２７のスプライン歯２７ａに係合可能なスプライン歯３３ｔが設けられており、切替えスリーブ３３が歯付ホイール２６のスプライン歯２６ａから離脱して図２（ｂ）に示すように内方に移動するとき、切替えスリーブ３３がスプライン歯３３ｔ、２７ａによって筒状体２７に回転方向一体にスプライン結合されるようになっている。

センターデフ４０は、入力軸２１と同一軸線上に配置されたリヤ側への出力軸１４に回転自在に支持されるとともに、外周部で切替えスリーブ３３の内周部にスプライン結合しているハウジング４１と、ハウジング４１の一端側内周部にスプライン結合されるとともに抜け止めされ、出力軸１４に軸受けを介して回転自在に支持された蓋状のピニオンキャリア４２と、ピニオンキャリア４２に回転自在に支持されて出力軸１４の周りに等角度間隔に配置された例えばヘリカルギヤ（はすば歯車）からなる複数のピニオン４３と、フロントドライブ用のチェーンスプロケット４４に一体結合され、出力軸１４に回転自在に支持されたフロント側の出力部材４５と、フロント側の出力部材４５にスプライン結合するとともにピニオン４３が噛合する外歯を有するサンギヤ４６と、複数のピニオン４３が噛合する内歯４７ａおよび複数のピニオン４３の一端部に対向する環状板部４７ｂを有するリングギヤ４７と、リングギヤ４７の環状板部４７ｂにスプライン結合するとともに出力軸１４にスプライン結合した内筒部材４８と、リングギヤ４７の環状板部４７ｂとハウジング４１の間、およびリングギヤ４７の環状板部４７ｂと複数のピニオン４３の間にそれぞれ設けられたシム４９ａ、４９ｂとを有している。

なお、チェーンスプロケット４４はドリブン側のチェーンスプロケット５１とチェーン５２によって連結されており、このチェーンスプロケット５１を介してフロント側のプロペラシャフト６ａを駆動する。また、出力軸１４にリヤ側のプロペラシャフト６ｂが連結される。なお、切替えスリーブ３３が図２（ｂ）に示すように内方に移動したとき、切替えスリーブ３３が内周部でハウジング４１のスプライン歯４１ａに係合して、切替えスリーブ３３およびハウジング４１が回転方向一体にスプライン結合されるようになっている。

センターデフ４０においては、ハウジング４１からピニオンキャリア４２を介してピニオン４３の公転運動が入力されると、サンギヤ４６からフロント側の出力部材４５へ、また、リングギヤ４７から内筒部材４８を介して出力軸１４へと回転が伝動されるとともに、サンギヤ４６と一体回転するフロントドライブ用のチェーンスプロケット４４と、リングギヤ４７と一体回転する出力軸１４との差動が許容される。また、センターデフ４０は、ヘリカルギヤからなるピニオン４３に作用するスラスト方向の力を利用してリングギヤ４７の環状板部４７ｂをハウジング４１の内壁側に押圧することで、前記差動を所定範囲内に制限できるようになっている。

なお、ハウジング４１の一端側外周部にはスプライン歯４１ｂが形成されており、そこにデフロック切替え用のスリーブ５３が装着されている。このスリーブ５３は、チェーンスプロケット４４およびフロント側の出力部材４５に固着された歯付ホイール５４にスプライン結合したとき、センターデフ４０のハウジング４１とチェーンスプロケット４４を回転方向一体に結合してデフロック状態（差動のないリジッドな４輪駆動とする結合状態）とすることができ、シフトフォーク５５および図示しないシャフトを介してアクチュエータユニット３０によってデフロックのＯＮ／ＯＦＦ切替えがなされるようになっている。また、出力軸１４にはリヤ側のプロペラシャフト６ｂへの取付けブラケット１４１が、ドリブン側のチェーンスプロケット５１にはフロント側のプロペラシャフト６ａへの取付けブラケット１４２が、それぞれ固定されている。軸受１０１、１０２、１０３は玉軸受けで構成され、軸受１０４、１０５、１０６、１０７および１０８はころ軸受やニードル軸受で構成されている。

次に、トランスファ１０内の副変速機２０を切替え制御する本実施形態の動力伝達制御装置について説明する。

アクチュエータユニット３０は、シフトフォーク３５、５５を２つの切替え操作位置のうち任意の一方に駆動するように、例えば電動パルスモータ６１、６２と、これらの電動パルスモータ６１、６２の回転を減速するとともに直線運動に変換する減速および運動変換機構６３（例えばウォーム・ホイール６３ａとラック・ピニオン機構６３ｂ等で構成されるが、詳細は図示していない）と、電動パルスモータ６１、６２の回転または減速後の回転若しくは直線変位を検出する図示しない変位検出器とを含んで構成されている。

アクチュエータユニット３０のモータ６１、６２は、それぞれ副変速制御およびデフロック切替え制御を行うトランスファ切替え制御用の電子制御ユニット（トランスファＥＣＵという）７０によって制御される。また、同期機構１５、アクチュエータユニット３０およびトランスファＥＣＵ７０によって副変速機２０を切り替える切替え手段が構成されている。

トランスファＥＣＵ７０については、詳細なハードウェア構成を図示していないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバッテリーを利用するバックアップ用メモリとしてのＢ−ＲＡＭ（Back-up ＲＡＭ）を備え、更に、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、リレー回路等を含む出力インターフェース回路等と、エンジン１の制御および主変速機２の制御を行う他のＥＣＵや統合制御用コントロールコンピュータとの間で通信を行うための通信インターフェースとを含んで構成されている。勿論、このトランスファＥＣＵ７０は、トランスミッション制御用のコントロールコンピュータの一部となっていてもよい。

このトランスファＥＣＵ７０の入力インターフェース回路には、図示しない車室側に装備された高低切替えスイッチ７１とデフロック切替えスイッチ７２とが、それぞれ接続されている。ここで、高低切替えスイッチ７１は、副変速機２０のＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方への切替えを要求する操作入力がなされたとき切替え指令信号を出力する切替え指令手段となっている。また、トランスファＥＣＵ７０の通信インターフェースには、主変速機２（トランスミッション）を変速制御するためのＥＣＵ等から主変速機２で選択されているレンジを示すレンジ信号（Ｄ、Ｌ、２、Ｒ等）と車速情報が取り込まれるようになっている。すなわち、トランスファＥＣＵ７０は、高低切替えスイッチ７１と協働してトランスファモード切替え（副変速機２０の切替え）を要求する指令を検知するとともに、車速と、主変速機２の断接状態およびシフト位置とを検出するようになっている。

トランスファＥＣＵ７０の前記ＲＯＭには、トランスファモードの切替え制御プログラムが格納されている。トランスファＥＣＵ７０は、この切替え制御プログラムに従って、車速等の車両走行状態に関する情報を入力するとともに、前記レンジ信号で示される主変速機２のレンジおよび高低切替えスイッチ７１やデフロック切替えスイッチ７２の切替え位置信号を運転者からの指令として入力し、予め設定された切替え条件に従ってトランスファモードの切替えの適否を判断した上で、適当な切替え操作位置にシフトフォーク３５、５５を移動させるようにアクチュエータユニット３０のモータ６１、６２を駆動制御するようになっている。

すなわち、トランスファＥＣＵ７０は同期機構１５およびアクチュエータユニット３０と協働し、高低切替えスイッチ７１に指令操作入力がなされたとき、副変速機２０のＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとの間の切替えが許容される条件として予め設定された切替え条件が成立するとき、副変速機２０のＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方への切替え動作を開始するようになっている。

ここにいう切替え条件は、例えば予め設定された車速［ｋｍ／ｈ］およびエンジン回転数［ｒｐｍ］以下であって、主変速機２が自動変速機である場合はニュートラルレンジであること、主変速機２が手動変速機である場合はクラッチが切断されていることである。すなわち、トランスファＥＣＵ７０は、切替え時のギヤ鳴り防止や同期機構１５の保護等のため、主変速機２がニュートラルレンジのときかクラッチ切断されているときにのみアクチュエータユニット３０によるトランスファモードの切替え動作を開始させるようになっている。

また、副変速機２０が上述のように切替え条件の成立時に切替え動作を開始しても、その切替え動作中に主変速機２が非ニュートラルレンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ等）に切替えされたり車速やエンジン回転数が許容範囲を超えたりすると、後発的に切替え条件が成立しなくなる。

そこで、トランスファＥＣＵ７０は、副変速機２０による切替え動作の開始時点からＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方を解除させる解除動作（以下、単に解除操作という）が完了するまでの間に副変速機２０の切替え条件が成立するか否かを再度判定する第１判定手段の機能と、その第１判定手段による判定の結果、副変速機２０の切替え動作の開始時点から前記解除動作が完了するまでの間に切替え条件が成立しなくなったとき、副変速機２０をその切替え動作の開始時点の状態に復帰させる復帰手段の機能とを有している。

具体的には、第１判定手段としてのトランスファＥＣＵ７０は、同期機構１５により副変速機２０のＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方への切替え動作が開始された時点から、副変速機２０の切替え動作開始時の状態（任意の一方の状態）が解除されるまでに要する第１の時間を内部のＲＯＭ又はＢ−ＲＡＭ内に予め記憶しており、その第１の時間の記憶情報に基づいて切替え動作開始時点から第１の時間が経過するまでの間に少なくとも１回、副変速機２０の切替え条件が成立するか否かを再度判定する判定プログラムをＲＯＭ内に有している。

より具体的には、副変速機２０は、歯付ホイール２６と、筒状体２７と、両部材２６、２７のうち任意の一方の部材の歯２６ａ又は２７ａに選択的に係合する切替えスリーブ３３とを有しているので、第１の時間は、切替えスリーブ３３の軸方向移動による切替え動作が開始された時点から、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａ（切替え部材の歯）が両部材２６、２７のうち任意の一方の部材の歯２６ａ又は２７ａの歯から外れるまでの切替えスリーブ３３の移動時間である。例えば、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａが歯付ホイール２６と係合しているＨｉｇｈモードで切替え動作が開始された場合には、その切替え動作の開始時点から、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａと歯付ホイール２６の歯２６ａとの係合が解けて、これらの間での回転動力の伝達経路が切断される時点までが第１の時間であり、その切替え動作中の切替えスリーブ３３の移動速度（例えば、設計諸元値のアクチュエータユニット３０のストロークスピード）と必要な移動距離（歯付ホイール２６と切替えスリーブ３３とのスプライン係合長さに相当する）にそれらのばらつきを考慮してＨｉｇｈモードからの離脱に要する第１の時間が設定される。また、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａが筒状体２７と係合しているＬｏｗモードで切替え動作が開始された場合には、その切替え動作の開始時点から、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａと筒状体２７の歯２７ａとの係合が解けて、これらの間での回転動力の伝達経路が切断される時点までが第１の時間であり、その切替え動作中の切替えスリーブ３３の移動速度と必要な移動距離にそれらのばらつきを考慮してＬｏｗモードからの離脱に要する第１の時間が設定される。したがって、第１の時間は、高速段から低速段への切替え時と、低速段から高速段への切替え時とでそれぞれ好適な値に設定され得る。

本実施形態においては、トランスファＥＣＵ７０は、副変速機２０の変速中の所定時間毎に、主変速機２がニュートラルレンジ「Ｎ」からいずれかの走行レンジである「Ｄ」、「Ｌ」、「２」、「Ｒ」等に切替え操作されたか否か、あるいは主変速機２側のクラッチが切断されたか否かの判断に加えて、車速は設定された切替え許容車速以下であるか、エンジン回転数［ｒｐｍ］は設定された切替え許容回転数以下であるかを、それぞれ判定するようになっている。

復帰手段としてのトランスファＥＣＵ７０は、第１判定手段としての機能による判定の結果、副変速機２０の切替え動作の開始時点から前記解除動作が完了するまでの間に切替え条件が成立しなくなったときには、副変速機２０をその切替え動作の開始時点の状態に復帰させるべく、アクチュエータユニット３０の電動パルスモータ６１を逆転させ、シフトフォーク３５およびシフトシャフト３６を切替え動作の開始時点の位置に復帰させるようになっている。例えば、副変速機２０の低速段から高速段への切替え動作中に、その切替え動作の開始時点から低速段からの解除動作が完了するまでの第１の時間内に、主変速機２がニュートラルレンジからいずれかの走行レンジに選択操作されたときには、副変速機２０を低速段側に復帰させる。副変速機２０の高速段から低速段への切替え動作中、あるいは、車速やエンジン回転数の条件違反が第１の時間内に生じた場合も同様である。

一方、第１判定手段としての機能による判定の結果、副変速機２０の切替え動作の開始時点から前記解除動作が完了するまで切替え条件が成立し続けているときには、トランスファＥＣＵ７０は、アクチュエータユニット３０による副変速機２０の切替え動作を継続して実行させるようになっている。

また、トランスファＥＣＵ７０は、切替えスリーブ３３の移動による前記解除動作の完了時点より後、すなわち第１の時間の経過後に再度切替え条件が成立するか否かを判定する第２判定手段としても機能するようになっており、この第２判定手段としての判定により第１の時間の経過後切替え動作の完了まで副変速機２０の切替え条件が成立しなくなったときには、トランスファＥＣＵ７０は、副変速機２０をＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち切替え動作開始時の状態である任意の一方が解除され、かつ、他方に切り替わる前のニュートラル状態に保持する保持手段として機能するようになっている。

さらに、トランスファＥＣＵ７０は、保持手段としての機能によって副変速機２０のＨＩｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方が解除され、かつ、他方に切り替わる前のニュートラル状態に移行されたとき、切替え条件が成立するか否かを再度判定する第３判定手段として機能し、その第３判定手段の判定によって副変速機２０の切替え条件が成立すると判定されたときには、アクチュエータユニット３０および同期機構１５と協働して、副変速機２０をＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方に切り替える動作が再開されるようになっている。

また、トランスファＥＣＵ７０は、切替え条件違反が発生し、第１判定手段又は第２判定手段の機能により切替え条件が成立しないと判定したときには、条件違反が発生したことを報知手段である警告ブザー７６での警告出力により報知する機能を併有している。

トランスファＥＣＵ７０は、上述した各機能を発揮するための制御プログラム、設定情報および作業メモリ領域を有しており、その制御プログラムはＲＯＭに、設定値情報はＲＯＭ又はＢ−ＲＡＭに、それぞれ格納されている。例えば、切替えスリーブ３３の操作ストロークや操作速度を決定するシフトフォーク３５の操作範囲や操作速度、操作タイミング等の設定値は、他の各種設定値情報と共にトランスファＥＣＵ７０のＢ−ＲＡＭ内に記憶格納されている。また、トランスファＥＣＵ７０内のＲＡＭにそれぞれ必要な作業メモリ領域が割り当てられる。

次に、作用について説明する。

図４は、トランスファＥＣＵ７０で実行される切替え制御プログラムの一部を示すフローチャートであり、副変速機２０の変速のための高低切替えスイッチ７１が切り替えられたときには、以下の処理が繰り返し実行されるようになっている。図５は、一実施形態の制御手段で実行される切替え制御の切替えスリーブの歯の係合状態の変化を示す説明図で、（ａ）は通常の切替え時の移動範囲を示し、（ｂ）は第１の時間内に条件違反が発生したときの復帰方向を示し、（ｃ）は第１の時間経過後に条件違反が発生したときの移動先であるニュートラル位置を示している。

この切替え制御は、トランスファモード切替えを制御するものであり、まず、最初に、高低切替えスイッチ７１がＯＮか、例えばＨｉｇｈモードからＬｏｗモードに切り替えられたか否かが判別され（ステップＳ１１）、その判別結果がｙｅｓ（肯定）である場合、次いで、トランスファモードの切替え条件（副変速機２０の切替え条件）が成立するか否かが判別される。具体的には、予め設定された切替え許容車速［ｋｍ／ｈ］以下および切替え許容エンジン回転数［ｒｐｍ］以下であって、かつ、主変速機２が自動変速機である場合のニュートラルレンジであるか又は主変速機２が手動変速機である場合のクラッチが切断されているか否かが判別される（ステップＳ１２）。

このとき、切替え条件が成立する状態であれば（ステップＳ１２でｙｅｓの場合）、例えばシフトフォーク３５によって切替えスリーブ３３を図２（ａ）に示す高速段側の切替え位置から図２（ｂ）に示す低速段側の切替え位置に移動させる方向に、アクチュエータユニット３０の電動パルスモータ６１の通電・駆動が開始されるとともに、その切替え動作の開始時点からの経過時間を計測するタイマーが起動される（ステップＳ１３）。

次いで、切替え動作の開始時点から所定時間毎に、副変速機２０の切替え動作が完了するまで、切替え条件違反の発生していない状態であるか否かの判定（条件判定１）が繰り返され（ステップＳ１７、Ｓ２９）、切替え条件違反の発生していない状態で副変速機２０の切替え動作が完了すると（ステップＳ２９でｙｅｓの場合、例えば図５（ａ）中の仮想線位置まで切り替わったとき）、電動パルスモータ６１を停止させるとともに切替え動作開始時点からの経過時間を計測するタイマーがクリアされる（ステップＳ３０）。

また、副変速機２０の切替え動作が開始されてからその切替え動作が完了するまでの間に上述したいずれかの切替え条件違反が発生すると、例えば図５（ｂ）中の実線位置のスプライン歯３３ａの位置で切替え条件違反が発生すると、条件判定１での判定結果がｎｏ（否定）となる（ステップＳ１７でｎｏの場合）。

この場合、まず、警告ブザー７６による警告音出力がなされるとともに、切替え条件違反の発生時点でタイマー値が保持されるか、その条件違反との判定時点のタイマー値がメモリに記憶される（ステップＳ１８）。

次いで、今回の切替え動作の開始時点から切替え条件違反の発生までの経過時間がタイマー情報から算出され（ステップＳ１９）、その経過時間から切替え動作途中の切替えスリーブ３３の位置が推定される（ステップＳ２０）。

次いで、切替え動作開始時点から第１の時間が経過しているか否かによって、切替えスリーブ３３の停止位置が切替え動作開始時点のトランスファモード（副変速機２０の変速段におけるがＨｉｇｈモード）若しくはＬｏｗモードの係合が残る係合範囲内か否か、すなわち切替え動作開始時点のトランスファモードの解除動作が完了する前であるか否かが判定され（ステップＳ２１）、その判定結果がｙｅｓであれば、シフトフォーク３５と共に切替えスリーブ３３を切替え動作開始時点の位置（図５（ｂ）中に仮想線で示すスプライン歯３３ａの位置）に復帰させ、副変速機２０をその切替え動作開始時点の状態に復帰させるべく、アクチュエータユニット３０の電動パルスモータ６１が逆転駆動される（ステップＳ２２）。

次いで、切替えスリーブ３３の切替え動作開始時点の位置（元の位置）への復帰が完了したか否かが判定され（ステップＳ２３）、復帰が完了すると、電動パルスモータ６１を停止させるとともに、切替え動作開始時点からの経過時間を計測するタイマーがクリアされる（ステップＳ２４）。

次いで、切替えスイッチがＯＦＦか、例えば高速段側から低速段側に切り替える操作が解除されたか否かが判別され（ステップＳ１５）、その判別結果がｙｅｓであれば、警告ブザー７６の警告音出力が停止され（ステップＳ１６）、最初の切替えスイッチ操作の有無判定（ステップＳ１１）に戻る。

一方、切替えスリーブ３３の停止位置が切替え動作開始時点のトランスファモードにおける係合の残る係合範囲内か否かの判定（ステップＳ２１）の結果、切替え動作開始時点のトランスファモードの解除動作が完了した時点以降に切替え条件違反が発生したと判定された場合（ステップＳ２１でｎｏの場合）には、副変速機２０をＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち切替え動作開始時の状態である任意の一方が解除され、かつ、他方に切り替わる前のニュートラル状態に保持するように、アクチュエータユニット３０の電動パルスモータ６１が駆動される。したがって、現在の切替えスリーブ３３の停止位置（図５（ｃ）中に実線で示すスプライン歯３３ａの位置）から図５（ｃ）中に仮想線で示すそのニュートラル状態の領域内へと、切替えスリーブ３３が移動する（ステップＳ２５）。

切替えスリーブ３３がニュートラル状態の領域内に移動された状態で、次いで、切替え条件違反が解除されたか（切替え条件が成立するか）否かを再度判定する条件判定２がなされる（ステップＳ２６）。ここで、例えば主変速機２がニュートラルレンジに復帰する等し、その判定結果がｙｅｓとなれば、警告ブザー７６の警告音出力が停止された後（ステップＳ２７）、アクチュエータユニット３０が再度駆動され、副変速機２０をＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方に切り替える動作が再開される（ステップＳ２８）。なお、切替え動作開始時点からの経過時点を計測するタイマーは、この切替え動作の再開時点から再度起動される。

切替え動作の再開がなされた後は、その切替え完了まで条件判定１を繰り返す処理（ステップＳ１７、Ｓ２９）に移行し、ステップＳ１７移行の処理が再度実行されることになる。

このように、本実施形態においては、副変速機２０の切替え動作中にその切替え条件に違反する状態が発生したとしても、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する前に条件違反となった場合にのみ切替え動作の開始前の状態に戻ることから、切替え動作開始時のトランスファモードが解除された後に切替えスリーブ３３が元の位置に戻る（一旦外れたスプライン歯３３ａが再係合する）ことはなく、ギヤ鳴りが確実に防止される。しかも、動力伝達経路が切断されたままになることがなく、いわゆるリンプフォーム機能も確保できる。したがって、トランスファ１０の耐久性が向上するとともに、トランスファモード切替え制御におけるロバスト性も向上する。

また、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了した後に切替え条件違反となった場合には一旦ニュートラル状態に移行するとともに、警告ブザー７６の警告音出力により条件違反が報知されることから、運転者に対し条件違反の解除が確実に促される。

さらに、本実施形態では、第１判定手段が、切替え動作開始時点の動力伝達機構の係合状態が解けるまでに要する第１の時間を予め記憶し、切替え動作の開始時点からその第１の時間が経過するまでの間に少なくとも１回切替え条件を判定するので、切替えに要する時間のばらつきを考慮して第１の時間を設定することで、切替え位置を検出するセンサ等を設けることなく解除動作の完了タイミングを確実に把握し、確実にギヤ鳴りを防止することができる。

さらに、第１の時間は、切替え動作開始時点から、切替えスリーブ３３のスプライン歯３３ａが切替え動作開始時に係合していた歯付ホイール２６の歯２６ａ又は筒状体２７の歯２７ａから外れるまでの切替えスリーブ３３の移動時間であるので、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する時点を切替えスリーブ３３の移動時間（例えば、係合が解けるまでの移動距離と移動速度で決定できる）から、容易にかつ確実に設定することができる。

加えて、本実施形態では、切替え用のアクチュエータユニット３０を有するので、条件違反の発生時にそのアクチュエータユニット３０を用いて復帰手段の復帰動作や保持手段の保持動作を実行させることができ、トランスファ１０の装置構成を簡素化することができ、主変速機２の後段に配置された副変速機２０でトランスファ１０が構成されているので、主変速機２と副変速機２０を併用する場合に、主変速機２のシフト操作を制限することなく、条件違反発生時にギヤ鳴りを確実に防止することができる。

しかも、本実施形態では、切替え動作開始時のトランスファモードの解除動作が完了した後に切替え条件違反となり、副変速機２０が一旦ニュートラル状態に移行した場合であっても、第３判定手段の判定である条件判定２によって切替え条件が成立すると判定されたときには、副変速機２０をＨｉｇｈモードとＬｏｗモードとのうち任意の一方から他方に切り替える動作が再開されることから、運転者の切替え要求に迅速に応答できることになる。

なお、上述の実施形態においては、主変速機２を自動変速機として説明したが、そのシフト操作位置の情報を例えばセンサで検知してトランスファＥＣＵ７０に取り込むようにし、条件違反を判定できるようにすれば、主変速機２が手動変速機であっても本発明を適用することができる。また、第１の時間内に条件違反が発生した場合に副変速機２０を元の切替え位置に復帰させる復帰時間を特定していなかったが、第１の時間より長い第２の時間を予め設定しておき、その第２の時間内に副変速機２０を元の切替え位置に復帰させるのがよいことはいうまでもない。さらに、上述の実施形態においては、動力伝達機構である副変速機２０を高低２段の変速機構としたが、勿論、多段（例えば３段）の場合であっても、本発明は適用可能である。多段のうち、いずれかの変速段からそれより低速段あるいは高速段に切替え可能だからである。また、同期機構１５のようなレバーシンクロ方式の同期噛合機構に代えて、公知の他方式の同期噛合機構が採用できる。

以上説明したように、本発明は、副変速機２０のような動力伝達機構の切替え動作中に条件違反が発生したとき、切替え動作開始時の変速段についての解除動作が完了する前に条件違反となった場合にのみ切替え手段により切替え動作開始前の状態に戻すようにしているので、切替え動作開始時の高速出力状態又は低速出力状態が解除された後に切替え操作部材が元に戻ることによって生じるギヤ鳴りを確実に防止することができ、その結果、主変速機２側でのシフト操作のような前段側での操作を何ら制限することなく、切替え動作中に条件違反となる前段側操作がなされたとしても、ギヤ鳴りを生じさせることがなく、安定した切替え制御ができるという効果を奏するものであり、主変速機と副変速機を備えた車両用変速機を制御する動力伝達制御装置全般に有用である。

本発明の一実施形態に係るトランスファの正面断面図に、動力伝達制御装置のブロック図を付加した構成図である。 一実施形態の副変速機の動作を説明する要部断面図で、（ａ）はその高速段に切り替えられた状態を、（ｂ）はその低速段に切り替えられた状態を示している。 一実施形態の駆動系全体を含む概略ブロック図である。 一実施形態の制御手段で実行される切替え制御プログラムの概略の流れを示すフローチャートである。 一実施形態の制御手段で実行される切替え制御の切替えスリーブの歯の係合状態の変化を示す説明図で、（ａ）は通常の切替え時の移動範囲を示し、（ｂ）は第１の時間内に条件違反が発生したときの復帰方向を示し、（ｃ）は第１の時間経過後に条件違反が発生したときの移動先であるニュートラル位置を示している。

符号の説明

１ エンジン
２ 主変速機
４Ｌ、４Ｒ 前輪（車輪）
５Ｌ、５Ｒ 後輪（車輪）
６、８ 差動装置
６ａ、６ｂ プロペラシャフト
７Ｌ、７Ｒ ドライブシャフト
９Ｌ、９Ｒ ドライブシャフト
１０ トランスファ
１３ トランスファーケース
１４ 出力軸
１５ 同期機構（切替え手段）
２０ 副変速機（動力伝達機構）
２１ 入力軸
２２ サンギヤ
２３ ピニオン
２４ キャリア
２５ リングギヤ
２６ 歯付ホイール（高速出力側の部材）
２６ａ スプライン歯
２７ 筒状体（低速出力側の部材）
２７ａ スプライン歯
３０ アクチュエータユニット（切替え手段）
３１ テーパリング
３２ シンクロナイザリング
３３ 切替えスリーブ（切替え部材）
３３ａ、３３ｔ スプライン歯
３３ｇ 切替え操作部
３４ シンクロレバー
３５、５５ シフトフォーク
３６ シフトシャフト
４０ センターデフ
４１ ハウジング
４１ａ スプライン歯
４１ｂ スプライン歯
４２ ピニオンキャリア
４３ ピニオン
４４ チェーンスプロケット
４５ 出力部材
４６ サンギヤ
４７ リングギヤ
４７ａ 内歯
４７ｂ 環状板部
４８ 内筒部材
４９ａ、４９ｂ シム
５１ チェーンスプロケット
５２ チェーン
５３ スリーブ
５４ 歯付ホイール
６１、６２ 電動パルスモータ
６３ 運動変換機構
６３ａ ウォーム・ホイール
６３ｂ ラック・ピニオン機構
７０ トランスファＥＣＵ（切替え指令手段、第１判定手段、復帰手段、第２判定手段、保持手段、第３判定手段）
７１ 高低切替えスイッチ（切替え指令手段）
７２ デフロック切替えスイッチ
７６ 警告ブザー（報知手段）

Claims (8)

1. 歯付の高速出力側の部材と、歯付の低速出力側の部材と、両部材のうち任意の一方の部材の歯に選択的に係合する歯付の切替え部材とを有し、入力した動力を高速で出力する高速出力状態と前記入力した動力を低速で出力する低速出力状態とに切替え可能な動力伝達機構と、
   前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方から他方への切替えを要求する操作入力がなされたとき切替え指令を出力する切替え指令手段と、
   前記切替え指令に応じ、前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態との間の切替えが許容される条件として予め設定された切替え条件が成立するとき、前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方から他方への切替え動作を開始する切替え手段と、を備えた動力伝達制御装置であって、
   前記切替え手段による前記切替え動作の開始時点から前記高速出力状態と低速出力状態とのうち任意の一方を解除させる解除動作が完了するまでの間に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、前記動力伝達機構を前記切替え動作の開始時点の状態に復帰させる復帰手段と、
   前記切替え手段による前記解除動作の完了時点より後に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第２判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、前記動力伝達機構を前記高速出力状態と低速出力状態とのうち前記任意の一方が解除され、かつ、他方に切り替わる前のニュートラル状態に保持するよう、前記歯付の切替え部材を、前記高速出力側の部材および前記低速出力側の部材のうち一方の部材の歯との係合が解け、かつ、他方の部材の歯に係合する前の移動領域内に保持する保持手段と、をさらに備えたことを特徴とする記載の動力伝達制御装置。
2. 前記第１判定手段が、前記切替え手段により前記動力伝達機構の高速出力状態と低速出力状態とのうち前記任意の一方から他方への切替え動作が開始された時点から前記動力伝達機構の前記任意の一方の状態が解除されるまでに要する第１の時間を予め記憶するとともに、前記切替え動作の開始時点から該第１の時間が経過するまでの間に少なくとも１回前記切替え条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達制御装置。
3. 前記動力伝達機構が、歯付の高速出力側の部材と、歯付の低速出力側の部材と、両部材のうち任意の一方の部材の歯に選択的に係合する歯付の切替え部材とを有し、
   前記第１の時間は、前記切替え動作が開始された時点から、前記切替え部材の歯が前記任意の一方の部材の歯から外れるまでの前記切替え部材の移動時間であることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達制御装置。
4. 前記切替え手段は、前記切替え部材を操作するアクチュエータを有することを特徴とする請求項３に記載の動力伝達制御装置。
5. 前記動力伝達機構が、主変速機の後段に配置された副変速機で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の動力伝達制御装置。
6. 前記保持手段によって前記動力伝達機構が前記ニュートラル状態に移行された場合に前記切替え条件が成立するか否かを判定する第３判定手段をさらに備え、
   前記第３判定手段による判定で前記切替え条件が成立するとき、前記切替え手段が前記動力伝達機構の前記任意の一方から他方への切替え動作を再開するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の動力伝達制御装置。
7. 前記第２判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、条件違反が発生したことを警告出力により報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の動力伝達制御装置。
8. 前記第３判定手段による判定で前記切替え条件が成立しないとき、条件違反が発生したことを警告出力により報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の動力伝達制御装置。