JP5983675B2 - 四輪駆動車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動力伝達軸の駆動力源側と副駆動輪側とに各々設けられた２つの断接機構をディスコネクト機構として備える四輪駆動車両において、走行状態に応じてそのディスコネクト機構の作動状態を切り替える制御装置に関するものである。
二輪駆動走行(２ＷＤ走行)時に従動輪となる副駆動輪側へ四輪駆動走行(４ＷＤ走行)時に駆動力源の動力を伝達する駆動力伝達軸(例えばプロペラシャフト)の駆動力源側と副駆動輪側とに各々設けられた２つの断接機構をディスコネクト機構として備える四輪駆動車両が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両がそれである。このような四輪駆動車両では、２ＷＤ走行中に、２つの断接機構を解放することで、２つの断接機構間にある駆動力伝達軸等を回転停止させることができる。このようにした場合、２ＷＤ走行中に２つの断接機構のうちの一方のみを解放する場合と比べて、燃費を向上させることができる。又、このような四輪駆動車両において２ＷＤ走行から４ＷＤ走行へ移行するときの制御について、種々提案されている。例えば、特許文献１には、トルク可変可能な多板クラッチ(２つの断接機構のうちの一方に相当)を係合に向けて制御することで、トルク伝達セクション(プロペラシャフトに相当)を所定の速度勾配に従って上昇させ、ドグクラッチ(２つの断接機構のうちの他方に相当)における相対回転速度が略同期したところでそのドグクラッチを係合すること、及び、トルク伝達セクションの加速を所望の速度勾配と比較することで、上記係合時の多板クラッチのトルクを学習補正することが開示されている。
特開２０１０−１００２８０号公報
ところで、特許文献１に記載された技術のように、多板クラッチの係合によってプロペラシャフトを加速させる場合、プロペラシャフトの加速開始前に多板クラッチにおけるリリースクリアランスを通過する為の所定の時間が必要である。特許文献１に記載された技術では、２ＷＤ走行から４ＷＤ走行へ移行するときの多板クラッチの係合制御の開始を、ホイールスリップを検知したときからとしているので、４ＷＤ走行への移行が必須となった時点(例えばホイールスリップ発生時点)後のプロペラシャフトの加速開始までの時間短縮に関して、改善の余地がある。尚、上述したような課題は未公知であり、４ＷＤ走行への移行が必須となった時点後の制御応答性を向上させる技術について未だ提案されていない。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させることができる四輪駆動車両の制御装置を提供することにある。
前記目的を達成する為の第１の発明の要旨とするところは、(a) 主駆動輪へ伝達される駆動力源の動力の一部を四輪駆動走行中に副駆動輪へ伝達する駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸の前記駆動力源側と前記副駆動輪側とに各々設けられた、前記駆動力源と前記副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する２つの断接機構とを備え、前記２つの断接機構のうちの一方は、相対する回転部材を有して前記相対する回転部材の回転速度を同期させる過程での係合力が制御されるクラッチである四輪駆動車両の、制御装置であって、(b) 前記２つの断接機構を共に解放して走行する二輪駆動走行中に、前記２つの断接機構を共に係合して走行する前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断する四輪駆動移行判定部と、(c) 前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときには、前記四輪駆動車両が所定走行状態であるか否かを判断する走行状態判定部と、(d) 前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記クラッチにおける係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御するクラッチ制御部とを、含み、(e) 前記走行状態判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記主駆動輪と前記副駆動輪との間に所定車輪速度差が生じると予測したときには、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生すると予測したときには、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断することにある。
このようにすれば、前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときであって、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であるときには、前記駆動力伝達軸の回転速度が連続的に上昇開始させられる直前の状態とされるように前記クラッチにおける係合力を制御できる為、前記駆動力伝達軸の回転速度を連続的に上昇開始させるような前記クラッチにおける係合力の制御応答性を改善することができる。見方を換えれば、前記クラッチにおける係合力の制御開始を前記四輪駆動走行への移行が判断された時点(４ＷＤ機能必須時点)としていない為、余裕を持って、前記駆動力伝達軸の回転速度を連続的に上昇開始させる直前の状態とすることができる。又、前記四輪駆動走行への移行が判断され易い走行状態のときに、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御することができる。よって、４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させることができる。
ここで、好適には、前記第１の発明に記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記クラッチ制御部は、前記クラッチの係合に伴って回転速度が上昇させられる回転部材を潤滑する作動油の温度に基づいて、前記クラッチにおける係合力の制御開始時の係合力を変更することにある。このようにすれば、一般的な温度範囲では、作動油が低温であると前記回転部材における引き摺りトルクが大きくなり、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持するのに大きな係合力が必要とされることに対して、適切な係合力とすることができる。又、作動油が高温であり、小さな係合力で済む場合には、必要以上の係合力を発生させる為の過剰なエネルギー消費を抑制することができる。
また、第２の発明は、前記第１の発明に記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記走行状態判定部は、低μ路、登坂路、及び操舵の状態のうちの少なくとも１つに基づいて、前記所定車輪速度差が生じるか否かを予測するか、或いは前記アンダーステア状態か前記オーバーステア状態かの何れかが発生するか否かを予測することにある。このようにすれば、所定車輪速度差が生じること、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生することが適切に予測される。
また、第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明に記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記四輪駆動移行判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記主駆動輪と前記副駆動輪との間に所定車輪速度差が生じたか否かを判断するか、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生したか否かを判断することで、前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断するものであり、前記クラッチ制御部は、前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が判断された場合には、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を前記クラッチの係合に向けて増大することにある。このようにすれば、前記四輪駆動走行への移行が判断された時点から、前記クラッチにおける係合力の制御によって前記駆動力伝達軸の回転速度が速やかに連続的に上昇させられる。
また、前記目的を達成する為の第４の発明の要旨とするところは、(a) 主駆動輪へ伝達される駆動力源の動力の一部を四輪駆動走行中に副駆動輪へ伝達する駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸の前記駆動力源側と前記副駆動輪側とに各々設けられた、前記駆動力源と前記副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する２つの断接機構と、前記駆動力源と前記主駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた自動変速機とを備え、前記２つの断接機構のうちの一方は、相対する回転部材を有して前記相対する回転部材の回転速度を同期させる過程での係合力が制御されるクラッチである四輪駆動車両の、制御装置であって、(b) 前記２つの断接機構を共に解放して走行する二輪駆動走行中に、前記２つの断接機構を共に係合して走行する前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断する四輪駆動移行判定部と、(c) 前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときには、前記四輪駆動車両が所定走行状態であるか否かを判断する走行状態判定部と、(d) 前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記クラッチにおける係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御するクラッチ制御部とを、含み、(e) 前記走行状態判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記自動変速機を手動変速する為の手動変速装置が運転者によって操作されたときには、或いは所定のノーマルモードと比較して前記自動変速機の高車速側のギヤ比が選択され易い所定のスノーモードを選択する為のモード選択装置が運転者によって操作されて前記スノーモードが選択されたときには、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断することにある。このようにすれば、前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときであって、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であるときには、前記駆動力伝達軸の回転速度が連続的に上昇開始させられる直前の状態とされるように前記クラッチにおける係合力を制御できる為、前記駆動力伝達軸の回転速度を連続的に上昇開始させるような前記クラッチにおける係合力の制御応答性を改善することができる。見方を換えれば、前記クラッチにおける係合力の制御開始を前記四輪駆動走行への移行が判断された時点(４ＷＤ機能必須時点)としていない為、余裕を持って、前記駆動力伝達軸の回転速度を連続的に上昇開始させる直前の状態とすることができる。又、前記自動変速機の変速が実行され易く且つ前記四輪駆動走行への移行が好ましい走行状態のときに、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御することができる。よって、４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させることができる。
また、第５の発明は、前記第４の発明に記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記四輪駆動移行判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記運転者によって前記操作が為されたことで前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記自動変速機の変速が開始されたか否かを判断することで、前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断するものであり、前記クラッチ制御部は、前記四輪駆動移行判定部により前記自動変速機の変速が開始されたと判断されたことで前記四輪駆動走行への移行が判断された場合には、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を前記クラッチの係合に向けて増大することにある。このようにすれば、前記四輪駆動走行への移行が判断された時点から、前記クラッチにおける係合力の制御によって前記駆動力伝達軸の回転速度が速やかに連続的に上昇させられる。又、自動変速機の変速ショックに紛れさせるように前記四輪駆動走行への移行制御を実行することができる。この際、上述したように前記駆動力伝達軸の回転速度が速やかに連続的に上昇させられるので、変速制御の遅滞が抑制される。
また、第６の発明は、前記第１の発明乃至第５の発明の何れか１つに記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記クラッチ制御部は、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を連続的乃至段階的に高くし、前記駆動力伝達軸の回転速度が上昇開始したときの係合力よりも所定値分低い係合力を保持することにある。このようにすれば、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸が適切に維持される。
また、第７の発明は、前記第６の発明に記載の四輪駆動車両の制御装置において、前記クラッチ制御部は、前記所定値分低い係合力を、次回の前記クラッチにおける係合力の制御開始時の係合力とすることにある。このようにすれば、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸が速やかに維持される。
本発明が適用される四輪駆動車両の概略構成を説明する骨子図であると共に、車両における制御系統の要部を説明する図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させる為の制御作動を説明するフローチャートである。 図３のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される四輪駆動車両１０(以下、車両１０という)の概略構成を説明する骨子図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、エンジン１２、左右の前輪１４Ｌ，１４Ｒ(以下、特に区別しない場合には前輪１４という)、左右の後輪１６Ｌ，１６Ｒ(以下、特に区別しない場合には後輪１６という)、エンジン１２と前輪１４との間の動力伝達経路であるエンジン１２の動力を前輪１４に伝達する第１の動力伝達経路、エンジン１２と後輪１６との間の動力伝達経路であるエンジン１２の動力を後輪１６に伝達する第２の動力伝達経路などを備えている。
エンジン１２は、例えばガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関であって、駆動力を発生する駆動力源である。前輪１４は、二輪駆動走行中(２ＷＤ走行中)及び四輪駆動走行中(４ＷＤ走行中)のときに共に駆動輪となる主駆動輪である。後輪１６は、２ＷＤ走行中のときに従動輪となり且つ４ＷＤ走行中のときに前記第２の動力伝達経路を介してエンジン１２から動力が伝達される駆動輪となる副駆動輪である。従って、車両１０は、ＦＦベースの四輪駆動車両である。
前記第１の動力伝達経路は、変速機１８、フロントデフ２０、左右の前輪車軸２２Ｌ，２２Ｒ(以下、特に区別しない場合には前輪車軸２２という)などを備えている。前記第２の動力伝達経路は、変速機１８、前輪１４へ伝達されるエンジン１２の動力の一部を後輪１６へ分配する前後輪動力分配装置であるトランスファ２４、ドリブンピニオン２６、トランスファ２４にて分配されたエンジン１２からの動力を４ＷＤ走行中に後輪１６へ伝達する駆動力伝達軸であるプロペラシャフト２８、ドライブピニオン３０、リヤデフ３２、左右の後輪車軸３４Ｌ，３４Ｒ(以下、特に区別しない場合には後輪車軸３４という)などを備えている。
変速機１８は、エンジン１２と前輪１４との間の前記第１の動力伝達経路及びエンジン１２と後輪１６との間の前記第２の動力伝達経路のうちの共通する動力伝達経路の一部を構成し、エンジン１２の動力を前輪１４側や後輪１６側へ伝達する。変速機１８は、例えばギヤ比(変速比)γ(＝変速機入力回転速度Ｎin／変速機出力回転速度Ｎout)が異なる複数の変速段が選択的に成立させられる公知の遊星歯車式多段変速機、ギヤ比γが無段階に連続的に変化させられる公知の無段変速機、或いは公知の同期噛合型平行２軸式変速機などの自動変速機である。
フロントデフ２０は、デフケース２０ｃと、傘歯歯車からなる差動機構２０ｄとを含んで構成されており、左右の前輪車軸２２Ｌ，２２Ｒに適宜差回転を与えつつ回転を伝達する公知のディファレンシャルギヤである。デフケース２０ｃにはリングギヤ２０ｒが形成されており、そのリングギヤ２０ｒは変速機１８の出力回転部材である出力歯車１８ａと噛み合っている。従って、変速機１８から出力される動力はリングギヤ２０ｒに入力される。
トランスファ２４は、前記第１の動力伝達経路の一部を構成する回転部材としてのフロントデフ２０と並んで設けられて、そのフロントデフ２０に連結されている。トランスファ２４は、第１回転部材３６と、第２回転部材３８と、フロント側クラッチ４０とを含んで構成されている。
第１回転部材３６は、略円筒形状を有しており、その内周側を前輪車軸２２Ｒが貫通している。第１回転部材３６の軸方向の一方には、フロントデフ２０のデフケース２０ｃに形成された不図示の嵌合歯と嵌合する嵌合歯が形成されており、第１回転部材３６は、そのデフケース２０ｃと一体的に連結されている(換言すれば、そのデフケース２０ｃと一体的に回転する)。又、第１回転部材３６の軸方向の他方には、フロント側クラッチ４０の一部を構成するクラッチ歯４２が形成されている。
第２回転部材３８は、略円筒形状を有しており、その内周側を前輪車軸２２Ｒ及び第１回転部材３６が貫通している。第２回転部材３８の軸方向の一方には、後輪１６側にエンジン１２の動力を伝達する為の、ドリブンピニオン２６と噛み合うリングギヤ３８ｒが形成されている。又、第２回転部材３８の軸方向の他方には、フロント側クラッチ４０の一部を構成するクラッチ歯４４が形成されている。リングギヤ３８ｒと噛み合うドリブンピニオン２６は、プロペラシャフト２８に接続され、更に、プロペラシャフト２８を介してドライブピニオン３０に接続されている。
フロント側クラッチ４０は、第１回転部材３６と第２回転部材３８との間を選択的に断接するクラッチである。フロント側クラッチ４０は、クラッチ歯４２とクラッチ歯４４とスリーブ４６と保持部材４８とフロント側アクチュエータ５０とを含んで構成される、ドグクラッチ(すなわち噛合式クラッチ)である。スリーブ４６は、略円筒形状を有しており、スリーブ４６の内周側には、クラッチ歯４２及びクラッチ歯４４と噛合可能な内周歯５２が形成されている。スリーブ４６は、例えば電気的(電磁的)に制御可能なフロント側アクチュエータ５０によって軸方向に移動させられる。尚、フロント側クラッチ４０において、更に、同期機構(シンクロ機構)が備えられていても構わない。
図１は、フロント側クラッチ４０が解放された状態を示している。この状態では、第１回転部材３６と第２回転部材３８との接続が遮断されているので、後輪１６にはエンジン１２の動力が伝達されない。一方、スリーブ４６が移動させられてクラッチ歯４２及びクラッチ歯４４が共に内周歯５２と噛み合うと、フロント側クラッチ４０が係合され、第１回転部材３６と第２回転部材３８とが接続される。従って、第１回転部材３６が回転すると、第２回転部材３８、ドリブンピニオン２６、プロペラシャフト２８、及びドライブピニオン３０が連れ回される。このように、フロント側クラッチ４０は、プロペラシャフト２８のエンジン１２側に設けられた、フロントデフ２０とプロペラシャフト２８との間の動力伝達経路(換言すれば前記第２の動力伝達経路)を断接する断接機構である。
リヤデフ３２は、デフケース３２ｃと、傘歯歯車からなる差動機構３２ｄとを含んで構成されており、左右の後輪車軸３４Ｌ，３４Ｒに適宜差回転を与えつつ回転を伝達する公知のディファレンシャルギヤである。デフケース３２ｃにはリングギヤ３２ｒが形成されており、そのリングギヤ３２ｒはドライブピニオン３０と噛み合っている。従って、トランスファ２４にて分配されたエンジン１２の動力は、プロペラシャフト２８を介してリングギヤ３２ｒに入力され、リヤデフ３２を介して後輪１６へ伝達される。
車両１０は、更に、リヤデフ３２と左側の後輪車軸３４Ｌとの間に設けられた、前記第２の動力伝達経路の一部を構成するカップリング５４を備えている。カップリング５４は、例えば湿式の多板クラッチ５４ｃやリヤ側アクチュエータとしての不図示の電磁ソレノイドなどを有する、公知の電子制御カップリングであり、リヤデフ３２と左側の後輪車軸３４Ｌとの間でトルク伝達を行う。多板クラッチ５４ｃは、相対する回転部材として、複数の内側クラッチ板５４ｃａ及び複数の外側クラッチ板５４ｃｂを有する摩擦式のクラッチである。カップリング５４は、例えば多板クラッチ５４ｃの係合力(換言すればカップリング５４の伝達トルク)が制御されることで、後輪１６へ伝達される駆動力が制御される。
具体的には、カップリング５４の係合時には、プロペラシャフト２８と左側の後輪車軸３４Ｌとがリヤデフ３２等を介してトルク伝達可能に連結され、又、プロペラシャフト２８と右側の後輪車軸３４Ｒとがリヤデフ３２等を介してトルク伝達可能に連結される。一方で、カップリング５４の解放時には、左側の後輪車軸３４Ｌにプロペラシャフト２８からのトルクが伝達されず、これに伴って(すなわち、リヤデフ３２におけるディファレンシャルギヤとしての一般的な特性によって)、右側の後輪車軸３４Ｒにもプロペラシャフト２８からのトルクが伝達されない。カップリング５４では、前記不図示の電磁ソレノイドに電流が供給されると、その電流値に比例した係合力で多板クラッチ５４ｃが係合され、カップリング５４の伝達トルクが増加するに従って後輪１６に伝達される駆動力が増加する。カップリング５４は、伝達トルクが制御されることで、前輪１４と後輪１６とのトルク配分を例えば１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。このように、カップリング５４は、プロペラシャフト２８の後輪１６側に設けられた、プロペラシャフト２８と後輪１６との間の動力伝達経路(換言すれば前記第２の動力伝達経路)を断接する断接機構である。又、カップリング５４は、解放と係合との間で伝達トルクが制御され得るクラッチであるので、内側クラッチ板５４ｃａ及び外側クラッチ板５４ｃｂの各回転速度を同期させる過程での係合力が制御され得るクラッチである。
前述のように構成された車両１０では、例えばフロント側クラッチ４０が係合されると共に、カップリング５４の伝達トルクが零よりも大きな値に制御されると、後輪１６にもカップリング５４の伝達トルクに応じた駆動力が伝達される。従って、前輪１４及び後輪１６共に動力が伝達されて４ＷＤ走行となる。この４ＷＤ走行においては、カップリング５４の伝達トルクが制御されることで、前輪１４と後輪１６とのトルク配分が必要に応じて調整される。
又、車両１０では、例えばフロント側クラッチ４０が解放されると、第１回転部材３６と第２回転部材３８との連結が遮断される為、後輪１６には動力が伝達されない。従って、前輪１４のみが駆動する２ＷＤ走行となる。加えて、例えばリヤ側クラッチに相当するカップリング５４が解放されると、２ＷＤ走行中において、第２回転部材３８からデフケース３２ｃまでの動力伝達経路を構成する各回転要素(第２回転部材３８、ドリブンピニオン２６、プロペラシャフト２８、ドライブピニオン３０、デフケース３２ｃ等)には、エンジン１２側からも後輪１６側からも回転が伝達されない。従って、２ＷＤ走行中において、これらの各回転要素が回転停止し、前記各回転要素の連れ回りが防止され、走行抵抗が低減される。フロント側クラッチ４０及びカップリング５４は、２ＷＤ走行中に解放作動させることによって４ＷＤ走行中に後輪１６へ動力を伝達する所定の回転要素を回転停止させる為にプロペラシャフト２８のエンジン１２側と後輪１６側とに各々設けられた２つの断接機構である。つまり、車両１０は、２ＷＤ走行中に作動させられることよって前記所定の回転要素を回転停止させるディスコネクト機構として、この２つの断接機構を備えている。前記所定の回転要素は、エンジン１２と後輪１６との間の動力伝達経路を構成する回転要素のうち、フロント側クラッチ４０とカップリング５４とで挟まれている回転要素(すなわち第２回転部材３８からデフケース３２ｃまでの動力伝達経路を構成する各回転要素)である。又、フロント側クラッチ４０及びカップリング５４が解放されて前記各回転要素が回転停止する駆動状態(すなわち、連れ回りが防止される２ＷＤ走行)は、前記所定の回転要素が回転停止するディスコネクト状態である。このディスコネクト状態での２ＷＤ走行を２ＷＤ_d走行と記載する。尚、２ＷＤ_d走行において、カップリング５４が解放された状態であっても多板クラッチ５４ｃの引き摺りによって前記所定の回転要素を完全に回転停止させることができない可能性があるが、ディスコネクト機構は、所定の回転要素を回転停止させる為に(つまり回転停止させることを狙って)設けられているものであり、所定の回転要素を回転停止させるということには結果的に所定の回転要素の回転が多少発生した状態も含んでいる。
又、車両１０では、フロント側クラッチ４０が係合される一方でカップリング５４が解放されると、或いはフロント側クラッチ４０が解放される一方でカップリング５４が係合されると、後輪１６に動力は伝達されない。従って、前輪１４のみが駆動する２ＷＤ走行となる。このような２ＷＤ走行では、第２回転部材３８からデフケース３２ｃまでの動力伝達経路を構成する各回転要素が連れ回される。その為、２ＷＤ走行であるもののプロペラシャフト２８等が連れ回される分だけ燃費が低下する。しかしながら、２ＷＤ走行から４ＷＤ走行へ切り替える際には、カップリング５４を接続するだけで済み、速やかな切替えが可能となる。尚、フロント側クラッチ４０及びカップリング５４の一方のみが係合されるコネクト状態での２ＷＤ走行を２ＷＤ_c走行と記載することもある。
車両１０は、フロント側クラッチ４０の断接状態、乃至カップリング５４の伝達トルクが車両１０の走行状態に応じて制御されることで、２ＷＤ走行と４ＷＤ走行との間で切り替えられる。
車両１０には、例えば車両１０の走行状態に応じてフロント側クラッチ４０及びカップリング５４の作動状態を切り替える車両１０の制御装置を含む電子制御装置(ＥＣＵ)１００が備えられている。電子制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置１００は、エンジン１２の出力制御、車両１０の駆動状態の切替制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や駆動状態制御用等に分けて構成される。電子制御装置１００には、図１に示すように、車両１０に備えられた各種センサ(例えば各種回転速度センサ６０，６２，６４，６６，６８、アクセル開度センサ７０、スロットル弁開度センサ７２、Ｇセンサ７４、ヨーレートセンサ７６、ステアリングセンサ７８、外気温センサ８０、運転者の操作によって４ＷＤ走行への移行を選択する為の四輪駆動選択装置としての４ＷＤ選択スイッチ８２、シフトポジションセンサ８４、変速機１８を運転者の操作によって変速する為の手動変速装置としてのパドルスイッチ８６、所定のノーマルモードと比較して変速機１８の高車速側(ハイ側)のギヤ比γが選択され易い所定のスノーモードや所定のノーマルモードと比較して変速機１８の低車速側(ロー側)のギヤ比γが選択され易い所定のスポーツモードを運転者の操作によって選択する為のモード選択装置としての走行モード選択スイッチ８８、油温センサ９０など)による検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン回転速度Ｎe、変速機入力回転速度Ｎin、変速機出力回転速度Ｎout、プロペラシャフト回転速度Ｎp、各車輪(すなわち前輪１４Ｌ，１４Ｒ、及び後輪１６Ｌ，１６Ｒ)の回転速度(各車輪速)Ｎwに対応する各車輪速Ｎwfl，Ｎwfr，Ｎwrl，Ｎwrr、アクセル開度θacc、スロットル弁開度θth、車両１０の前後加速度Ｇx、車両１０の左右加速度Ｇy、車両１０の鉛直軸まわりの回転角速度であるヨーレートＲyaw、ステアリングホイールの操舵角θsw及び操舵方向、外気温ＴＨair、４ＷＤ選択スイッチ８２が運転者により操作されたことを示す信号である４ＷＤ要求4WDon、シフトレバーの操作位置であるシフトポジションＰsh、パドルスイッチ８６が運転者により操作されたことを示す信号であるダウンシフト要求DNon及びアップシフト要求UPon、走行モード選択スイッチ８８が運転者により操作されたことを示す信号であるスノーモードオンSNOWon及びスポーツモードオンSPORTon、前記第２の動力伝達経路における回転部材を潤滑する作動油の温度例えばリヤデフ３２における作動油温ＴＨoilなど)が、それぞれ供給される。電子制御装置１００からは、図１に示すように、例えばエンジン１２の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、フロント側クラッチ４０の状態を切り替える為の作動指令信号Ｓd、カップリング５４(多板クラッチ５４ｃ)の係合力を制御する為の係合力指令信号Ｓcなどが、燃料噴射装置、点火装置、スロットルアクチュエータ等のエンジン制御装置、フロント側アクチュエータ５０、カップリング５４を駆動する不図示の電磁ソレノイドなどへそれぞれ出力される。尚、電子制御装置１００は、各車輪速Ｎwに基づいて、各種実際値の１つとして、車両１０の速度Ｖ(以下、車速Ｖという)を算出する。電子制御装置１００は、例えば各車輪速Ｎwの平均車輪速を車速Ｖとする。
図２は、電子制御装置１００による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２において、電子制御装置１００は、駆動状態判定手段すなわち駆動状態判定部１０２、駆動力演算手段すなわち駆動力演算部１０４、及びクラッチ制御手段すなわちクラッチ制御部１０６を備えている。
駆動状態判定部１０２は、前記各種信号等の情報に基づいて車両１０の最適な駆動状態を判断する。具体的には、駆動状態判定部１０２は、アクセル開度θacc及び車速Ｖ等に基づいて、車両１０の駆動力変化が予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)駆動力変化閾値よりも小さい定常走行状態にあると判断した場合には、車両１０の駆動状態を、フロント側クラッチ４０とカップリング５４とを共に解放して走行する２ＷＤ_d走行とするよう判定する。一方で、駆動状態判定部１０２は、駆動力変化が前記駆動力変化閾値を超えていると判断した場合には、車両１０の駆動状態を、フロント側クラッチ４０を係合し且つカップリング５４を係合乃至スリップ係合して走行する４ＷＤ走行とするよう判定する。又、駆動状態判定部１０２は、操舵角θsw、左右加速度Ｇy、及びヨーレートＲyawの各絶対値が、各々、車両旋回中であることを判断する為の予め定められた各旋回判定閾値θswth、Ｇyth、Ｒyawth以上となっているか否かに基づいて車両１０が旋回中であるか否かを判断し、車両１０が旋回中でないと判断した場合には、車両１０の駆動状態を、２ＷＤ_d走行とするよう判定する。又、駆動状態判定部１０２は、各車輪速Ｎwに基づいて、各車輪間に、車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行とした方が良いことを判断する為の予め定められた４ＷＤ判定閾値としての所定車輪速度差が生じたか否かを判断し、各車輪間における回転速度差の何れかがその所定車輪速度差を超えたと判断した場合には、車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行とするよう判定する。又、駆動状態判定部１０２は、操舵角θswの絶対値が車両１０を旋回させるように運転者によってステアリングホイールが操舵されたことを判断する為の予め定められた操舵判定閾値としての所定操舵角θswth2以上であるか否かに基づいて車両１０の操舵時であるか否かを判定し、車両１０の操舵時であると判定した場合には、車速Ｖや操舵角θswなどに基づいて算出した目標ヨーレートＲyawtgtと、実際のヨーレートＲyawとを比較して、アンダーステア状態及びオーバーステア状態の何れかの車両挙動となっているか否かを判断する。そして、駆動状態判定部１０２は、アンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生したと判断した場合には、車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行とするよう判定する。又、駆動状態判定部１０２は、４ＷＤ選択スイッチ８２の操作状態に基づいて２ＷＤ走行とするか４ＷＤ走行とするかを判定するものであり、４ＷＤ要求4WDonの信号入力がある場合には、車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行とするよう判定する。このように、駆動状態判定部１０２は、２ＷＤ_d走行中に、４ＷＤ走行(以下、特に区別しない場合には、フロント側クラッチ４０が係合され且つカップリング５４の伝達トルクが略零とされる２ＷＤ_c走行を含む)へ移行するか否かを判断する四輪駆動移行判定手段すなわち四輪駆動移行判定部として機能する。
駆動力演算部１０４は、前記各種信号等の情報に基づいて最適な前後輪の駆動力配分を算出する。具体的には、駆動力演算部１０４は、エンジン回転速度Ｎe及びスロットル弁開度θth等に基づいてエンジントルクＴeの推定値(推定エンジントルク)Ｔepを算出し、最大限の加速性能が確保されるように前後輪の駆動力配分を算出する。駆動力演算部１０４は、駆動状態判定部１０２により２ＷＤ_d走行とするよう判定された場合には、後輪１６への駆動力配分を零とする。又、駆動力演算部１０４は、スロットル弁開度θth、車速Ｖ、各車輪速Ｎwなどに基づいて、運転者の操作状況や車両１０の駆動力変化が安定していると判定した場合には、後輪１６への駆動力配分を低下させて、前輪駆動に近い状況にして燃費を向上させる。又、駆動力演算部１０４は、低速での旋回時においてタイトブレーキング現象を防止する為、後輪１６への駆動力配分を低下させる。
クラッチ制御部１０６は、駆動状態判定部１０２により判断された駆動状態、及び駆動力演算部１０４により算出された前後輪の駆動力配分となるように、フロント側クラッチ４０の断接状態を切り替えるフロント側アクチュエータ５０、、及びカップリング５４の伝達トルクを制御する不図示の電磁ソレノイドに、各指令信号を出力する。具体的には、クラッチ制御部１０６は、駆動状態判定部１０２により２ＷＤ_d走行とするよう判定された場合には、フロント側クラッチ４０を解放すると共にカップリング５４の伝達トルクを零とする指令を、フロント側アクチュエータ５０及び上記電磁ソレノイドにそれぞれ出力する。クラッチ制御部１０６は、駆動状態判定部１０２により４ＷＤ走行とするよう判定された場合には、駆動力演算部１０４により算出された前後輪の駆動力配分での４ＷＤ走行となるように、フロント側クラッチ４０を接続(係合)すると共にカップリング５４の伝達トルクを制御する指令を、フロント側アクチュエータ５０及び上記電磁ソレノイドにそれぞれ出力する。
特に、２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行に際して、先ず、クラッチ制御部１０６は、カップリング５４に伝達トルクを発生させる指令を上記電磁ソレノイドに出力して、カップリング５４を係合に向けて制御する。これは、フロント側クラッチ４０を接続する為に、略回転停止中のプロペラシャフト２８の回転速度を引き上げて第１回転部材３６の回転速度と第２回転部材３８の回転速度との同期を図る為である。クラッチ制御部１０６は、第１回転部材３６の回転速度と第２回転部材３８の回転速度との略同期を判定した後、フロント側クラッチ４０を接続する指令をフロント側アクチュエータ５０に出力する。その後、クラッチ制御部１０６は、駆動力演算部１０４により算出された前後輪の駆動力配分となるように、カップリング５４に伝達トルクを発生させる指令を上記電磁ソレノイドに出力する。クラッチ制御部１０６は、例えば第１回転部材３６の回転速度と第２回転部材３８の回転速度との回転速度差の絶対値が同期判定閾値ΔＮth以下となったか否かに基づいて、第１回転部材３６の回転速度と第２回転部材３８の回転速度とが略同期したか否かを判定する。尚、第１回転部材３６の回転速度及び第２回転部材３８の回転速度は、不図示の回転速度センサによって直接的に検出された各回転速度であっても良いし、各々対応する変速機出力回転速度Ｎout及びプロペラシャフト回転速度Ｎpから換算された各回転速度であっても良い。又、前記同期判定閾値ΔＮthは、例えばフロント側クラッチ４０の接続(係合)が可能である回転速度差の最大値として予め定められた同期可能最大回転速度差である。上述した、２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行へ移行するときの一連の制御手順は、通常の４ＷＤ移行制御手順である。
ところで、２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行に際して、カップリング５４の係合によって略回転停止中のプロペラシャフト２８の回転速度が実際に引き上げられるまでには、例えば多板クラッチ５４ｃにおけるパック詰めの時間が必要とされる。従って、できるだけ２ＷＤ_d走行を維持することで燃費悪化を抑制しつつ、駆動状態判定部１０２により４ＷＤ走行への移行が判定された時点後の制御応答性を向上させることに関して、改善の余地がある。本実施例では、４ＷＤ走行への移行が判定された時点後のプロペラシャフト回転速度Ｎpの上昇開始までの時間短縮や、その時間短縮を行うときの多板クラッチ５４ｃの係合力の制御について提案する。すなわち、電子制御装置１００は、２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行が未だ判定されていないときから、多板クラッチ５４ｃにおけるパック詰めを行う、多板クラッチ５４ｃのプリチャージ制御を実行する。つまり、電子制御装置１００は、４ＷＤ走行への移行が判定されることを予測して、このプリチャージ制御を開始する。
電子制御装置１００は、上記プリチャージ制御を実現する為に、更に、走行状態判定手段すなわち走行状態判定部１０８を備えている。走行状態判定部１０８は、駆動状態判定部１０２により２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行が未だ判断されていないときには、車両１０が所定走行状態であるか否かを判断する。この所定走行状態は、例えば駆動状態判定部１０２により２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行が判断される状態が発生すると予測される走行状態である。この４ＷＤ走行への移行が判断される状態とは、前述したように、例えば駆動力変化が前記駆動力変化閾値を超えている状態、各車輪間における回転速度差の何れかが前記所定車輪速度差を超えた状態、アンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生した状態などである。従って、走行状態判定部１０８は、２ＷＤ走行中に、駆動力変化が前記駆動力変化閾値を超えると予測したときには、各車輪間における回転速度差の何れかに(例えば前輪１４と後輪１６との間に)前記所定車輪速度差が生じると予測したときには、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生すると予測したときには、車両１０が前記所定走行状態であると判断する。
前記各予測について、以下に、具体的に説明する。登坂路走行中のようにアクセル開度θaccが略一定にも拘わらず減速傾向であるとき、コーナの出口付近を走行中であるときなどには、その後、アクセルペダルが踏み増しされる可能性があるので、駆動力変化が前記駆動力変化閾値を超えると予測することができる。又、雪道や凍結路などの低μ路走行中には、アクセルオンに伴ってホイールスリップする可能性があるので、各車輪間における回転速度差の何れかに前記所定車輪速度差が生じると予測することができる。又、登坂路走行中のように減速傾向であり且つ低μ路走行中であるときには、その後にアクセルオンされ易く、ホイールスリップする可能性があるので、各車輪間における回転速度差の何れかに前記所定車輪速度差が生じると予測することができる。又、低μ路且つワインディング路走行中には、実際のヨーレートＲyawが目標ヨーレートＲyawtgtから外れ易いと思われるので、アンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生すると予測することができる。従って、走行状態判定部１０８は、低μ路、登坂路、及び操舵の状態のうちの少なくとも１つに基づいて、駆動力変化が前記駆動力変化閾値を超えるか否かを予測するか、各車輪間における回転速度差の何れかに前記所定車輪速度差が生じるか否かを予測するか、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生するか否かを予測する。
走行状態判定部１０８は、外気温ＴＨairなどに基づいて走行路が所定の低μ路であるか否かを判定する。又、走行状態判定部１０８は、アクセル開度θaccに対する基準加速度と実際の前後加速度Ｇxとの比較などに基づいて、或いは不図示の勾配センサからの勾配情報に基づいて、走行路が所定の登坂路であるか否かを判定する。又、走行状態判定部１０８は、前後加速度Ｇx、左右加速度Ｇy、ヨーレートＲyaw、及び操舵角θswのうちの少なくとも１つに基づいて、操舵の状態を判定する。又、走行状態判定部１０８は、不図示のナビゲーションシステムからの情報等に基づいて、登坂路、コーナの出口付近、ワインディング路などを判定しても良い。
クラッチ制御部１０６は、走行状態判定部１０８により車両１０が前記所定走行状態であると判断された場合には、カップリング５４における係合力を、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持する係合力に制御する。このプロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態とは、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる直前の状態であって、例えばカップリング５４における係合力をもう少し大きくすればプロペラシャフト２８が回転し始めるようなプロペラシャフト２８の回転停止状態、乃至、カップリング５４における係合力をもう少し大きくすればプロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇し始めるようなプロペラシャフト２８が僅かに回転している状態である。つまり、プロペラシャフト２８の略回転停止状態である。
ここで、カップリング５４における係合力を如何にして制御するのかを説明する。カップリング５４における係合力の制御開始時の係合力指令値は、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpの上昇が確実に開始されないカップリング５４の係合力となる予め定められた所定の初期係合力指令値である。前記第２の動力伝達経路における作動油の温度が低い程、カップリング５４の係合に伴って回転速度が上昇させられる回転部材(例えば第２回転部材３８からデフケース３２ｃまでの動力伝達経路を構成する各回転要素)における引き摺りトルクが大きくなるので、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇し難くなる。その為、クラッチ制御部１０６は、例えば２ＷＤ走行から４ＷＤ走行へ移行する際にカップリング５４の係合に伴って回転速度が上昇させられる回転部材を潤滑する作動油の温度(例えばリヤデフ３２における作動油温ＴＨoil)に基づいて、カップリング５４における係合力の制御開始時の係合力(すなわち所定の初期係合力指令値)を変更する。この係合力の変更量は、少なくとも作動油温ＴＨoilに対して予め定められる。
クラッチ制御部１０６は、カップリング５４における係合力の制御時の係合力指令値を連続的乃至段階的に高くし、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したときの係合力指令値よりも所定値分低い係合力指令値を保持する。例えば、クラッチ制御部１０６は、カップリング５４における係合力の制御では、制御開始時から一定時間経過毎に、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始するまで、所定の初期係合力指令値から一定値分ずつ係合力指令値を高くする。或いは、クラッチ制御部１０６は、カップリング５４における係合力の制御では、制御開始時から、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始するまで、所定の初期係合力指令値から一定勾配で係合力指令値を高くする。そして、クラッチ制御部１０６は、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したら、係合力指令値を所定値分低くし、その値を維持する。クラッチ制御部１０６は、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpが零回転よりも僅かに高い所定回転速度Ｎ１(予め定められた回転開始判定閾値)よりも大きいか否かに基づいて、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したか否かを判断する。前記一定時間は、例えば係合力指令値に対して実際の係合力が略一定に安定する為の予め定められた時間である。又、前記一定値は、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始する境界の係合力に対して、上記保持される係合力指令値が大きくずれない為の予め定められた値である。又、前記一定勾配は、例えば前記一定時間にて前記一定値分変化するときの係合力指令値の変化速度である。又、前記所定値は、例えば係合力指令値を段階的に高くする場合には、１段乃至複数段分の前記一定値である。前記所定値が１段乃至複数段分の前記一定値である場合、係合力指令値は前回乃至複数回前の係合力指令値に戻されることになる。又、前記所定値は、例えば係合力指令値を連続的に高くする場合には、制御サイクル(図３参照)において１サイクル乃至数サイクルで上昇する係合力指令値である。尚、係合力指令値を段階的に高くする場合、前記一定時間経過毎でなく、例えば１回目と２回目とで時間が異なっても良い。又、係合力指令値を段階的に高くする場合、前記一定値分高くするのではなく、例えば１回目と２回目とで高くする値が異なっても良い。
クラッチ制御部１０６は、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したときの係合力指令値よりも前記所定値分低い係合力指令値を、次回のカップリング５４における係合力の制御開始時の係合力指令値として用いる。つまり、前記所定の初期係合力指令値は、この次回の制御開始時の係合力指令値に更新される。
クラッチ制御部１０６は、プロペラシャフト回転速度Ｎpの上昇開始前の状態にカップリング５４の係合力を制御しているときに、駆動状態判定部１０２により４ＷＤ走行への移行が判断された場合には、カップリング５４における係合力の制御時の係合力指令値をカップリング５４の係合に向けて増大する。これによって、４ＷＤ走行への移行が判断された時点後に、プロペラシャフト回転速度Ｎpが速やかに上昇させられ、フロント側クラッチ４０が速やかに係合される。
図３は、電子制御装置１００の制御作動の要部すなわち４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。図４は、図３のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
図３において、先ず、駆動状態判定部１０２に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、例えば各種センサによる検出信号に基づく各種実際値に基づいて運転状態や車両状態が取得される。次いで、駆動状態判定部１０２に対応するＳ２０において、例えば２ＷＤ_d走行中であるか否かが判定される。このＳ２０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ２０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ３０において、例えばリヤデフ３２における作動油温ＴＨoilに基づいてカップリング５４における係合力の制御開始時の初期係合力指令値が決定される。次いで、走行状態判定部１０８に対応するＳ４０において、例えば走行路が低μ路であるか否かが判定される。このＳ４０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ４０の判断が肯定される場合は走行状態判定部１０８に対応するＳ５０において、例えば走行路が登坂路であるか否かが判定される。このＳ５０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ５０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ６０において、例えばカップリング５４における係合力の制御が開始される(図４のｔ１時点)。次いで、クラッチ制御部１０６に対応するＳ７０において、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したか否かが判定される(図４のｔ１時点以降)。このＳ７０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ７０の判断が肯定される場合(図４のｔ４時点)はクラッチ制御部１０６に対応するＳ８０において、例えばカップリング５４における係合力の制御時の係合力指令値が現在の係合力指令値に対して１段前の係合力指令値(所定値分低い係合力指令値)とされる(図４のｔ５時点)。次いで、クラッチ制御部１０６に対応するＳ９０において、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpが所定回転速度Ｎ１未満であるか否かが判定される。このＳ９０の判断が否定される場合は上記Ｓ８０に戻される。このＳ９０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ１００において、例えば上記Ｓ８０にて出力されている係合力指令値が次回の係合力の制御開始時の係合力指令値とされる。次いで、駆動状態判定部１０２に対応するＳ１１０において、例えば車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行へ移行する為の条件が成立したか否か(例えば各車輪間における回転速度差の何れかが所定車輪速度差を超えたか否か)が判定される。このＳ１１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１１０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ１２０において、例えばカップリング５４における係合力の制御時の係合力指令値がカップリング５４の係合に向けて急増大させられる(図４のｔ６時点以降)。次いで、クラッチ制御部１０６に対応するＳ１３０において、例えば第１回転部材３６の回転速度と第２回転部材３８の回転速度とが同期したか否かが判定される(図４のｔ６時点以降)。このＳ１３０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１３０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ１４０において、例えばフロント側クラッチ４０を係合する指令がフロント側アクチュエータ５０に出力される(図４のｔ７時点参照)。次いで、駆動状態判定部１０２に対応するＳ１５０において、例えば車両１０の駆動状態を４ＷＤ走行から２ＷＤ_d走行へ移行する為の許可条件が成立したか否か(例えば車両１０の駆動力変化が駆動力変化閾値よりも小さく、各車輪間における回転速度差の何れもが所定車輪速度差以内であるか否かなど)が判定される。このＳ１５０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１５０の判断が肯定される場合はクラッチ制御部１０６に対応するＳ１６０において、例えばカップリング５４の係合力指令値がカップリング５４の解放に向けて低下させられる。次いで、クラッチ制御部１０６に対応するＳ１７０において、例えばフロント側クラッチ４０を解放する指令がフロント側アクチュエータ５０に出力される。
図４において、ｔ１時点は、２ＷＤ_d走行中に４ＷＤ走行への移行判断が予測される所定走行状態であると判断されたことを示している。そして、ｔ１時点を起点に、制御開始時の初期値に対して、カップリング５４の係合力指令値が一定時間経過毎に一定値分高くされる(ｔ２時点、ｔ３時点参照)。ｔ４時点にてプロペラシャフト回転速度Ｎpが回転開始した為、ｔ３時点から一定時間経過後のｔ５時点ではカップリング５４の係合力指令値が所定値分低くされる。この値は、４ＷＤへの移行が判断されるｔ６時点まで維持されると共に、次回制御開始時の初期値とされる。ｔ６時点にて４ＷＤへの移行が判断されると、直ぐにカップリング５４の係合力指令値が係合に向けて制御され、プロペラシャフト回転速度Ｎpも直ぐに上昇させられる。これに対して、本制御(多板クラッチ５４ｃのプリチャージ制御、実線参照)を実行していない比較例(破線参照)では、ｔ６時点にて４ＷＤへの移行が判断されてからパック詰めが実行され、ｔ７時点以降にてプロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇させられる。その為、比較例では、プロペラシャフト回転速度Ｎpの上昇開始が遅れるので、前輪１４のスリップによる後輪１６との差回転が拡大して、フロント側クラッチ４０が係合できない可能性がある(ｔ８時点参照)。一方、本制御では、前輪１４と後輪１６との差回転が拡大する前に、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇させられるので、フロント側クラッチ４０は係合可能である(ｔ７時点参照)。尚、図４の実施例では、ｔ５時点にてカップリング５４の係合力指令値を所定値分低くしたが、例えばプロペラシャフト回転速度Ｎpが回転開始したことを検出したｔ４時点にてカップリング５４の係合力指令値を所定値分低くしても良い。
上述のように、本実施例によれば、４ＷＤ走行への移行が未だ判断されていないときであって、車両１０が所定走行状態であるときには、プロペラシャフト回転速度Ｎpが連続的に上昇開始させられる直前の状態とされるようにカップリング５４における係合力を制御できる為、プロペラシャフト回転速度Ｎpを連続的に上昇開始させるようなカップリング５４における係合力の制御応答性を改善することができる。見方を換えれば、カップリング５４における係合力の制御開始を４ＷＤ走行への移行が判断された時点(４ＷＤ機能必須時点)としていない為、余裕を持って、プロペラシャフト回転速度Ｎpを連続的に上昇開始させる直前の状態とすることができる。よって、４ＷＤ走行への移行の判断時点後に実行する４ＷＤ走行への移行制御の応答性を向上させることができる。又、カップリング５４に伝達トルクが発生し出した係合初期の係合力(トルク変動低減)制御が可能になる。
また、本実施例によれば、クラッチ制御部１０６は、２ＷＤ走行から４ＷＤ走行へ移行する際に、作動油温ＴＨoilに基づいて、カップリング５４における係合力の制御開始時の係合力を変更するので、一般的な温度範囲では、作動油温ＴＨoilが低いと第２の動力伝達経路を構成する回転部材における引き摺りトルクが大きくなり、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持するのに大きな係合力が必要とされることに対して、適切な係合力とすることができる。又、作動油温ＴＨoilが高く、小さな係合力で済む場合には、必要以上の係合力を発生させる為の過剰なエネルギー消費を抑制することができる。
また、本実施例によれば、クラッチ制御部１０６は、カップリング５４における係合力の制御時の係合力を連続的乃至段階的に高くし、プロペラシャフト回転速度Ｎpが上昇開始したときの係合力よりも所定値分低い係合力を保持するので、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８が適切に維持される。
また、本実施例によれば、クラッチ制御部１０６は、前記所定値分低い係合力を、次回のカップリング５４における係合力の制御開始時の係合力とするので、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８が速やかに維持される。
また、本実施例によれば、走行状態判定部１０８は、２ＷＤ走行中に、前輪１４と後輪１６との間に所定車輪速度差が生じると予測したときには、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生すると予測したときには、車両１０が前記所定走行状態であると判断するので、４ＷＤ走行への移行が判断され易い走行状態のときに、カップリング５４における係合力の制御時の係合力を、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持する係合力に制御することができる。
また、本実施例によれば、走行状態判定部１０８は、低μ路、登坂路、及び操舵の状態のうちの少なくとも１つに基づいて、前記所定車輪速度差が生じるか否かを予測するか、或いは前記アンダーステア状態か前記オーバーステア状態かの何れかが発生するか否かを予測するので、所定車輪速度差が生じること、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生することが適切に予測される。
また、本実施例によれば、クラッチ制御部１０６は、駆動状態判定部(四輪駆動移行判定部)１０２により４ＷＤ走行への移行が判断された場合には、カップリング５４における係合力の制御時の係合力をカップリング５４の係合に向けて増大するので、４ＷＤ走行への移行が判断された時点から、カップリング５４における係合力の制御によってプロペラシャフト回転速度Ｎpが速やかに連続的に上昇させられる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
前述の実施例１では、電子制御装置１００は、４ＷＤ走行への移行が判定されることを予測して、多板クラッチ５４ｃのプリチャージ制御を開始した。本実施例では、２ＷＤ_d走行から４ＷＤ走行への移行が未だ判定されていないときから、その多板クラッチ５４ｃのプリチャージ制御を実行することは同じであるが、電子制御装置１００は、４ＷＤ走行への移行が判定されることを予測してプリチャージ制御を開始することに替えて或いは加えて、４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられるような運転者の操作が為され且つその操作によって変速機１８の変速が判断されるときに、プリチャージ制御を開始する。これは、変速機１８の変速判断後の変速実行に合わせて４ＷＤ走行への移行を実行することで、移行ショックを変速ショックに紛れさせるという技術思想であり、又、変速判断から実際の変速実行までの期間にプリチャージ制御を実行しておくという技術思想である。
上記４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられるような運転者の操作が為され且つその操作によって変速機１８の変速が判断されるときは、例えばパドルスイッチ８６が運転者によって操作されてダウンシフト要求DNon或いはアップシフト要求UPonが電子制御装置１００へ入力されたときである。パドルスイッチ８６が操作されるときは運転者はスポーティーな走行志向であると考えられ、４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられる。加えて、パドルスイッチ８６の操作によって変速機１８の変速が判断される可能性が高いので、その変速の実行に合わせて４ＷＤ走行への移行を判定する。
又、上記４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられるような運転者の操作が為され且つその操作によって変速機１８の変速が判断されるときは、例えば走行モード選択スイッチ８８が運転者によって操作されてスノーモードオンSNOWon或いはスポーツモードオンSPORTonが電子制御装置１００へ入力されたときである。スノーモードの選択の為に走行モード選択スイッチ８８が操作されるときは４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられる。加えて、あるギヤ比(ギヤ段)での走行中にスノーモードとされたことで変速機１８のアップシフトが判断される可能性があるので、その変速の実行に合わせて４ＷＤ走行への移行を判定する。一方、スポーツモードの選択の為に走行モード選択スイッチ８８が操作されるときはスポーティーな走行志向であると考えられ、４ＷＤ走行とした方が好ましいと考えられる。加えて、あるギヤ比(ギヤ段)での走行中にスポーツモードとされたことで変速機１８のダウンシフトが判断される可能性があるので、その変速の実行に合わせて４ＷＤ走行への移行を判定する。
従って、走行状態判定部１０８は、２ＷＤ走行中に、パドルスイッチ８６が運転者によって操作されたときには、或いは走行モード選択スイッチ８８が運転者によって操作されてスノーモード或いはスポーツモードが選択されたときには、車両１０が前記所定走行状態であると判断する。駆動状態判定部１０２は、２ＷＤ走行中に、運転者によって前記操作が為されたことで走行状態判定部１０８により車両１０が前記所定走行状態であると判断された場合には、変速機１８の変速が開始されたか否かを判断することで、４ＷＤ走行へ移行するか否かを判断する。クラッチ制御部１０６は、駆動状態判定部１０２により変速機１８の変速が開始されたと判断されたことで４ＷＤ走行への移行が判断された場合には、カップリング５４における係合力の制御時の係合力指令値をカップリング５４の係合に向けて増大する。
本実施例では、前述の実施例１における図３のフローチャートにおいて、Ｓ４０及びＳ５０に対応するステップにて、走行状態判定部１０８により、運転者によって前記操作が為されたか否かに基づいて車両１０が前記所定走行状態であるか否かが判断される。又、前記図３のフローチャートにおいて、Ｓ１１０に対応するステップにて、駆動状態判定部１０２により、変速機１８の変速が開始されたか否かが判断されることで４ＷＤ走行へ移行するか否かが判断される。
上述のように、本実施例によれば、前述の実施例１と同様の効果が得られる。又、変速機１８の変速が実行され易く且つ４ＷＤ走行への移行が好ましい走行状態のときに、カップリング５４における係合力の制御時の係合力を、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持する係合力に制御することができる。又、４ＷＤ走行への移行が判断された時点から、カップリング５４における係合力の制御によってプロペラシャフト回転速度Ｎpが速やかに連続的に上昇させられる。又、変速機１８の変速ショックに紛れさせるように４ＷＤ走行への移行制御を実行することができる。この際、上述したようにプロペラシャフト回転速度Ｎpが速やかに連続的に上昇させられるので、変速制御の遅滞が抑制される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、カップリング５４は、リヤデフ３２と左側の後輪車軸３４Ｌとの間に設けられていたが、この態様に限らない。例えば、カップリング５４は、プロペラシャフト２８とドライブピニオン３０との間に設けられたり、リングギヤ３２ｒとデフケース３２ｃとの間に設けられたり、リングギヤ３２ｒと左右の後輪車軸３４Ｌ，３４Ｒとの間に各々１つずつ設けられたりしても良い。カップリング５４が上記各々１つずつ設けられる態様では、デフケース３２ｃや差動機構３２ｄは必ずしも必要ない。又、リングギヤ３２ｒと後輪車軸３４との間に、ディスコネクト機構として更に別の断接機構(例えばドグクラッチ)が設けられても良い。ところで、別の断接機構(ここではドグクラッチ)を備えていない車両１０では、２ＷＤ_d走行において、カップリング５４が解放された状態であっても多板クラッチ５４ｃの引き摺りが生じる為に、前記所定の回転要素(例えばプロペラシャフト２８等)を完全に回転停止させることができない可能性がある。前記ディスコネクト機構は、所定の回転要素を回転停止させる機構であることが望ましいが、上述したような引き摺り等に因って回転が多少発生した状態としてしまう機構も含んでいる。尚、別の断接機構(ここではドグクラッチ)を備えることは、このような引き摺り等に因る回転を防止するということでは、有用である。
また、前述の実施例では、カップリング５４は、電子制御カップリングであったが、これに限らない。例えば、カップリング５４は、シンクロ機構付のドグクラッチであっても良い。このシンクロ機構付のドグクラッチを採用した場合、シンクロ機構における摩擦係合力を制御することによって、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持する係合力に制御される。また、前述の実施例では、フロント側クラッチ４０は、シンクロ機構が備えられていても構わないとしたが、この場合には、４ＷＤ走行への移行が判断された時点からフロント側クラッチ４０を係合開始することができる。この際、既にパック詰めされた状態のカップリング５４は、係合に向けて制御しないという態様を採用しても良い。フロント側クラッチ４０の係合完了後、２ＷＤ_c走行において、必要に応じて、既にパック詰めされた状態のカップリング５４にてトルク制御を行うことで４ＷＤ走行へ速やかに移行できる。
また、前述の実施例では、フロント側クラッチ４０は、電磁ドグクラッチであったが、これに限らない。例えば、フロント側クラッチ４０は、スリーブを軸方向に移動させるシフトフォークを備え、電気制御可能な或いは油圧制御可能なアクチュエータによって、そのシフトフォークが駆動される形式のドグクラッチであっても良い。又、フロント側クラッチ４０は、ドグクラッチであったが、これに限らない。フロント側クラッチ４０は、回転要素間を断接する構成であれば適宜適用することができる。
また、前述の実施例では、車両１０は、前輪１４に常時動力が伝達され、後輪１６が副駆動輪となる構造となっているが、これに限らない。例えば、車両１０は、後輪１６に常時動力が伝達され、前輪１４が副駆動輪となる構造であっても構わない。例えば、車両１０は、ＦＲベースの四輪駆動車両であっても良い。
また、前述の実施例における図３のフローチャートでは、Ｓ４０及びＳ５０が共に肯定されたことを条件としてＳ６０においてカップリング５４における係合力の制御が開始されたが、このような態様に限らない。例えば、Ｓ４０及びＳ５０の少なくとも一方が肯定されたことを条件としてＳ６０が実行されても良い。又、４ＷＤ走行への移行に備えて、カップリング５４における係合力を、プロペラシャフト回転速度Ｎpの連続的な上昇が開始させられる前の状態にプロペラシャフト２８を維持する係合力に制御すれば良く、車両１０が前記所定走行状態であるか否かに拘わらず、２ＷＤ_d走行において、常時、この係合力の制御を実行していても良いので、Ｓ４０及びＳ５０は備えられなくても良い。又、繰り返し実行される制御作動では、Ｓ６０にて開始されたカップリング５４における係合力の制御中は、Ｓ３０は実行されなれなくても良いし、このＳ６０も係合力の制御中となる。その為、このＳ３０をこのＳ６０に組み入れて、Ｓ６０を多板係合制御開始乃至制御中としても良い。このように、図３のフローチャートにおいて、各ステップの実行態様等は差し支えのない範囲で適宜変更することができる。
また、前述の実施例では、手動変速装置としてパドルスイッチ８６を例示したが、この態様に限らない。例えば、手動変速装置は、シフトレバーの操作位置として、手動変速モードを選択する為のシフトポジションやその手動変速モードにおいてアップシフト及びダウンシフトを選択する為の各シフトポジションを備えるシフト操作装置であっても良い。
また、前述の実施例では、変速機１８として、遊星歯車式多段変速機、無段変速機、同期噛合型平行２軸式変速機(公知のＤＣＴ含む)などの種々の自動変速機を例示したが、この態様に限らない。例えば、前述の実施例２のように、変速機１８の変速と合わせて４ＷＤへの移行制御を行うという態様を実行しないのであれば、変速機１８は、公知の手動変速機であっても良いし、又、変速機１８は必ずしも必要ない。
また、前述の実施例では、車両１０は、パドルスイッチ(手動変速装置)８６及び走行モード選択スイッチ８８を備えていたが、この態様に限らない。例えば、前述の実施例２のように、運転者の操作に基づいて４ＷＤへの移行制御を行うという態様を実行するのであれば、パドルスイッチ(手動変速装置)８６及び走行モード選択スイッチ８８のうちの少なくとも１つのスイッチが備えられていれば良い。又、運転者の操作に基づいて４ＷＤへの移行制御を行うという態様を実行しないのであれば、これらのスイッチは必ずしも必要ない。
また、前述の実施例では、駆動力源として燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関であるガソリンエンジン等を例示したが、例えば電動機等の他の原動機を単独で或いはエンジンと組み合わせて採用することもできる。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
１０：四輪駆動車両
１２：エンジン(駆動力源)
１４(１４Ｌ，１４Ｒ)：前輪(主駆動輪)
１６(１６Ｌ，１６Ｒ)：後輪(副駆動輪)
１８：変速機(自動変速機)
２４：トランスファ
２６：ドリブンピニオン(回転速度が上昇させられる回転部材)
２８：プロペラシャフト(駆動力伝達軸、回転速度が上昇させられる回転部材)
３０：ドライブピニオン(回転速度が上昇させられる回転部材)
３２ｃ：デフケース(回転速度が上昇させられる回転部材)
３８：第２回転部材(回転速度が上昇させられる回転部材)
４０：フロント側クラッチ(断接機構)
５４：カップリング(断接機構、クラッチ)
５４ｃａ：内側クラッチ板(相対する回転部材)
５４ｃｂ：外側クラッチ板(相対する回転部材)
８６：パドルスイッチ(手動変速装置)
８８：走行モード選択スイッチ(モード選択装置)
１００：電子制御装置(制御装置)
１０２：駆動状態判定部(四輪駆動移行判定部)
１０６：クラッチ制御部
１０８：走行状態判定部

Claims (7)

  1. 主駆動輪へ伝達される駆動力源の動力の一部を四輪駆動走行中に副駆動輪へ伝達する駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸の前記駆動力源側と前記副駆動輪側とに各々設けられた、前記駆動力源と前記副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する２つの断接機構とを備え、前記２つの断接機構のうちの一方は、相対する回転部材を有して前記相対する回転部材の回転速度を同期させる過程での係合力が制御されるクラッチである四輪駆動車両の、制御装置であって、
    前記２つの断接機構を共に解放して走行する二輪駆動走行中に、前記２つの断接機構を共に係合して走行する前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断する四輪駆動移行判定部と、
    前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときには、前記四輪駆動車両が所定走行状態であるか否かを判断する走行状態判定部と、
    前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記クラッチにおける係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御するクラッチ制御部とを、含み、
    前記走行状態判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記主駆動輪と前記副駆動輪との間に所定車輪速度差が生じると予測したときには、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生すると予測したときには、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断することを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
  2. 前記走行状態判定部は、低μ路、登坂路、及び操舵の状態のうちの少なくとも１つに基づいて、前記所定車輪速度差が生じるか否かを予測するか、或いは前記アンダーステア状態か前記オーバーステア状態かの何れかが発生するか否かを予測することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両の制御装置。
  3. 前記四輪駆動移行判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記主駆動輪と前記副駆動輪との間に所定車輪速度差が生じたか否かを判断するか、或いはアンダーステア状態かオーバーステア状態かの何れかが発生したか否かを判断することで、前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断するものであり、
    前記クラッチ制御部は、前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が判断された場合には、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を前記クラッチの係合に向けて増大することを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪駆動車両の制御装置。
  4. 主駆動輪へ伝達される駆動力源の動力の一部を四輪駆動走行中に副駆動輪へ伝達する駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸の前記駆動力源側と前記副駆動輪側とに各々設けられた、前記駆動力源と前記副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する２つの断接機構と、前記駆動力源と前記主駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた自動変速機とを備え、前記２つの断接機構のうちの一方は、相対する回転部材を有して前記相対する回転部材の回転速度を同期させる過程での係合力が制御されるクラッチである四輪駆動車両の、制御装置であって、
    前記２つの断接機構を共に解放して走行する二輪駆動走行中に、前記２つの断接機構を共に係合して走行する前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断する四輪駆動移行判定部と、
    前記四輪駆動移行判定部により前記四輪駆動走行への移行が未だ判断されていないときには、前記四輪駆動車両が所定走行状態であるか否かを判断する走行状態判定部と、
    前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記クラッチにおける係合力を、前記駆動力伝達軸の回転速度の連続的な上昇が開始させられる前の状態に前記駆動力伝達軸を維持する係合力に制御するクラッチ制御部とを、含み、
    前記走行状態判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記自動変速機を手動変速する為の手動変速装置が運転者によって操作されたときには、或いは所定のノーマルモードと比較して前記自動変速機の高車速側のギヤ比が選択され易い所定のスノーモードを選択する為のモード選択装置が運転者によって操作されて前記スノーモードが選択されたときには、前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断することを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
  5. 前記四輪駆動移行判定部は、前記二輪駆動走行中に、前記運転者によって前記操作が為されたことで前記走行状態判定部により前記四輪駆動車両が前記所定走行状態であると判断された場合には、前記自動変速機の変速が開始されたか否かを判断することで、前記四輪駆動走行へ移行するか否かを判断するものであり、
    前記クラッチ制御部は、前記四輪駆動移行判定部により前記自動変速機の変速が開始されたと判断されたことで前記四輪駆動走行への移行が判断された場合には、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を前記クラッチの係合に向けて増大することを特徴とする請求項４に記載の四輪駆動車両の制御装置。
  6. 前記クラッチ制御部は、前記クラッチにおける係合力の制御時の係合力を連続的乃至段階的に高くし、前記駆動力伝達軸の回転速度が上昇開始したときの係合力よりも所定値分低い係合力を保持することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の四輪駆動車両の制御装置。
  7. 前記クラッチ制御部は、前記所定値分低い係合力を、次回の前記クラッチにおける係合力の制御開始時の係合力とすることを特徴とする請求項６に記載の四輪駆動車両の制御装置。
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