JP6337195B2

JP6337195B2 - 動力配分装置の油圧制御装置

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Publication number: JP6337195B2
Application number: JP2017500685A
Authority: JP
Inventors: 友馬吉田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: US20180029472A1; CN107208716A; CN107208716B; JPWO2016133084A1; US10328797B2; CA2976324A1; WO2016133084A1

Description

本発明は、動力源からの動力を第１駆動輪（主駆動輪）および第２駆動輪（副駆動輪）に配分する四輪駆動車両の動力配分装置において、動力配分装置が有する油圧駆動式多板摩擦型断続手段（油圧式クラッチ）の係合圧を発生するための油圧を制御する油圧制御装置に関する。

従来、エンジンなどの動力源で発生した動力を主駆動輪と副駆動輪に分配するための動力配分装置を備えた四輪駆動車両がある。この種の四輪駆動車両では、例えば、前輪が主駆動輪で後輪が副駆動輪の場合、動力源で発生した動力は、フロントドライブシャフトおよびフロントディファレンシャルを介して前輪に伝達されると共に、プロペラシャフトを介して多板クラッチを有する動力配分装置に伝達される。そして、動力配分装置に油圧制御装置から所定圧の作動油を供給することで、動力配分装置の係合圧を制御する。これにより、動力源の動力が所定の配分比で後輪に伝達されるようになっている。

動力配分装置の多板クラッチへの供給油圧を制御するための油圧制御装置として、例えば特許文献１、２に示す油圧制御装置がある。特許文献１、２に示す油圧制御装置は、多板クラッチを押圧するための油圧室に作動油を供給する電動オイルポンプを備え、電動オイルポンプと油圧室との間を油圧供給路で接続し、電動ポンプの吐出値が油圧クラッチの要求作動圧となるように電動ポンプの回転数を制御している。特許文献２に記載の油圧制御装置では、駆動力の配分比に応じた油圧を発生させるように電動ポンプのモータ駆動を制御している。しかし、特許文献１、２の油圧制御装置では、電動ポンプの駆動によって油圧クラッチに必要な油圧を供給する構成であるため、油圧クラッチの係合時には電動オイルポンプを常時運転する必要があった。そのため、電動オイルポンプを駆動するためのモータとしてブラシ付きモータを用いると、モータの耐久性（ブラシ磨耗）の保障が困難であった。

この点に鑑みて、特許文献３においてはモータとソレノイドバルブを用いた油圧封入式の油圧制御装置が提案されている。この油圧封入式の油圧制御装置においては、モータで駆動されるオイルポンプから駆動力配分用のクラッチのピストン室に作動油を供給するための油圧経路において、作動油を封入するための作動油封入弁と、該作動油封入弁とピストン室との間の油路を開閉するためのソレノイドバルブ（開閉弁）とを設け、前記ピストン室を加圧する際には該ソレノイドバルブを閉じて前記モータによりオイルポンプを段階的に駆動することにより該ピストン室が指令油圧となるように制御し、前記ピストン室を減圧する際には該オイルポンプの駆動を禁止すると共に前記ソレノイドバルブを段階的に開閉することにより該ピストン室が指令油圧となるよう制御するようにしている。このように加圧時にのみモータを駆動し、減圧時にはモータを駆動しないことにより、モータの作動頻度を低減させることで耐久性の向上を図るようにしている。

特開２００４−１９７６８号公報特開２００１−２０６０９２号公報特許第５６０７２４０号公報

いずれのタイプの油圧制御装置においても、クラッチ保護のために、該クラッチの入出力軸の差回転数が所定の許容値を超えた場合、過大なトルクの要求を抑制するために、該クラッチに対する指令トルクの値を所定の抑制値に制限するように制御している。その場合、機構的なバラツキを考慮して、該指令トルクの抑制値は油圧システムの機構的限界値よりも低めの値に設定されるのが普通である。加えて、そのような場合、クラッチの表面温度も上昇することが多く、そうすると、温度上昇によってクラッチの伝達トルクが減少し、副駆動輪への駆動トルクが必要以上に低下するという悪循環が生じるおそれがあった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、トルク伝達性能をできるだけ損なうことなく、クラッチ保護を図ることができるようにした油圧制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両における動力配分装置の油圧制御装置であって、前記車両は、動力源からの動力を第１駆動輪及び第２駆動輪に伝達する動力伝達経路と、前記動力伝達経路上において前記動力源と前記第２駆動輪との間に配置された油圧駆動式多板摩擦型の断続手段を含む駆動力配分装置と、前記断続手段の多板の表面温度を取得する温度取得手段と、を備えており、前記油圧制御装置は、前記動力配分装置に対する要求動力伝達量を取得し、該要求動力伝達量に応じた油圧を前記断続手段に供給するよう制御する制御手段を備えており、前記制御手段は、前記動力伝達経路における前記断続手段に対する前記動力源の側と前記第２駆動輪の側との差回転が所定の第１閾値以上であって、前記要求動力伝達量が所定の第２閾値以上のときに、該要求動力伝達量が所定の抑制値以下に抑制されるよう制御し、かつ、前記多板の表面温度の上昇に応じて前記抑制値を増加させるよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、前記動力伝達経路における前記断続手段に対する前記動力源の側と前記第２駆動輪の側との差回転（例えば前記断続手段としてのクラッチの入出力軸の差回転）が所定の閾値以上となったとき、断続手段（クラッチ）の保護のために、前記要求動力伝達量を所定の抑制値（抑制トルクの値）に抑制しなければならない場合において、該断続手段の多板（クラッチ）の表面温度の上昇に伴い該抑制値も増加するように制御するので、温度上昇による断続手段（クラッチ）の伝達量（トルク）の減少分を、該抑制値の増加によって補填することができる。従って、断続手段（クラッチ）のトルク伝達性能をできるだけ損なうことなく、断続手段（クラッチ）の保護を図ることができる、という優れた効果を奏する。

本発明の一実施例に係る動力配分装置の油圧制御装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図。油圧制御装置として機能する４ＷＤ・ＥＣＵの主要な機能ブロックを示す図。本発明に関連する制御ブロックを抜き出して示す図。本発明に従う動作例を示すタイムチャート。

図１は、本発明の実施形態に係る動力配分装置の油圧制御装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図である。同図に示す四輪駆動車両１は、車両の前部に横置きに搭載したエンジン（駆動源）３と、エンジン３と一体に設置された自動変速機４と、エンジン３からの動力を前輪Ｗ１，Ｗ２及び後輪Ｗ３，Ｗ４に伝達するための動力伝達経路２０とを備えている。

エンジン３の出力軸（図示せず）は、自動変速機４、フロントディファレンシャル（以下「フロントデフ」という）５、左右のフロントドライブシャフト６，６を介して、主駆動輪（第１駆動輪）である左右の前輪Ｗ１，Ｗ２に連結されている。さらに、エンジン３の出力軸は、自動変速機４、フロントデフ５、プロペラシャフト７、リアデファレンシャルユニット（以下「リアデフユニット」という）８、左右のリアドライブシャフト９，９を介して副駆動輪（第２駆動輪）である左右の後輪Ｗ３，Ｗ４に連結されている。

リアデフユニット８には、左右のリアドライブシャフト９，９に動力を配分するためのリアデファレンシャル（以下、「リアデフ」という。）１９と、プロペラシャフト７からリアデフ１９への動力伝達経路を接続・切断するための前後トルク配分用クラッチ１０とが設けられている。前後トルク配分用クラッチ１０は、油圧式のクラッチ（すなわち、油圧駆動式多板摩擦型の断続手段）であり、動力伝達経路２０において後輪（第２駆動輪）Ｗ３，Ｗ４に配分する動力を制御するための動力配分装置である。また、前後トルク配分用クラッチ１０に作動油を供給するための油圧回路３０と、油圧回路３０による供給油圧を制御するための制御手段である４ＷＤ・ＥＣＵ（以下、単に「ＥＣＵ」と記す。）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータなどで構成されている。

ＥＣＵ５０は、油圧回路３０による供給油圧を制御することで、前後トルク配分用クラッチ（以下、単に「クラッチ」という。）１０で後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する動力を制御する。これにより、前輪Ｗ１，Ｗ２を主駆動輪とし、後輪Ｗ３，Ｗ４を副駆動輪とする駆動制御を行うようになっている。

すなわち、クラッチ１０が解除（切断）されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されず、エンジン３のトルクがすべて前輪Ｗ１，Ｗ２に伝達されることで、前輪駆動（２ＷＤ）状態となる。一方、クラッチ１０が接続されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されることで、エンジン３のトルクが前輪Ｗ１，Ｗ２と後輪Ｗ３，Ｗ４の両方に配分されて四輪駆動（４ＷＤ）状態となる。ＥＣＵ５０は、車両の走行状態を検出するための各種検出手段（図示せず）の検出に基づいて、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する動力およびこれに対応するクラッチ１０への油圧供給量を演算すると共に、当該演算結果に基づく駆動信号をクラッチ１０に出力する。これにより、クラッチ１０の締結力を制御し、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する動力を制御するようになっている。

図２は、４ＷＤ・ＥＣＵ（制御手段）５０における主要な機能ブロックを示す。駆動トルク算出ブロック５１では、車両１の走行条件（エンジン３のトルク、選択ギヤ段、シフト位置等）に応じて車両１に要求される駆動トルク（推定駆動力）を算出する。制御トルク算出ブロック５２では、基本配分制御（前後輪Ｗ１〜Ｗ４への駆動力の基本配分制御）ブロック５２１、ＬＳＤ制御ブロック５２２、登坂制御ブロック５２３等により、種々の制御ファクターに応じて前記駆動トルクの前後輪への配分を決定し、前後トルク配分用クラッチ（動力配分装置）１０の指令トルク（要求動力伝達量）を算出する。指令油圧算出ブロック５３では、前記指令トルク（要求動力伝達量）に従ってクラッチ１０に対する指令油圧を算出する。すなわち、制御目標値算出ブロック５３１が前記指令トルクに従ってクラッチ１０に対する制御目標値（つまり前記指令油圧）を算出し、また、故障時２ＷＤ化ブロック５３２が故障時に２ＷＤ化するための制御目標値（つまり前記指令油圧）を算出する。通常時は、制御目標値算出ブロック５３１が算出した制御目標値が指令油圧として出力されるが、故障時は故障時２ＷＤ化ブロック５３２が算出した制御目標値が指令油圧として出力される。油圧フィードバック制御ブロック５４では、目標油圧算出ブロック５４１により、前記指令油圧算出ブロック５３から与えられる前記指令油圧と実油圧（油圧センサ３２からのフィードバック信号）との偏差に従ってクラッチ１０の目標油圧（つまり油圧偏差）を算出し、モータＰＷＭ制御ブロック５４２により、該算出された目標油圧（つまり油圧偏差）に従ってモータ３１を制御する。モータ３１は、クラッチ１０に対して作動油圧を供給するための油圧ポンプ（図示せず）を駆動するための電気モータである。油圧センサ３２は、クラッチ１０に供給される油圧を測定する。モータＰＷＭ制御ブロック５４２では、目標油圧（つまり油圧偏差）に応じてモータ３１に対するＰＷＭ駆動指令信号を生成する。こうして、実油圧が指令油圧に追従するように油圧フィードバック制御が行われる。なお、前記特許文献３（特許第５６０７２４０号公報）に示されるように、クラッチ１０に油圧を供給するための油圧回路にソレノイド弁（開閉弁）を設け、必要に応じて該ソレノイド弁（開閉弁）を開放又は閉鎖することにより油圧封入制御（ソレノイド弁閉鎖状態でモータ３１を間欠的に駆動して加圧し、モータ３１状態でソレノイド弁を間欠的に開放して減圧する制御）を行い、モータ３１の使用頻度を低減することができるように構成してもよい。

図３は、図２に示された制御トルク算出ブロック５２に含まれる本発明に関連する制御要素を抜き出して示す図である。差回転算出部３３は、クラッチ１０の入出力軸の差回転を算出する（若しくは前輪Ｗ１，Ｗ２と後輪Ｗ３，Ｗ４の差回転を算出する構成であってもよく、要は、動力伝達経路における断続手段（クラッチ１０）に対する動力源の側と第２駆動輪の側との差回転を取得する構成であればよい）。車体速度検出部３４は、車両１の車体速度を検出する。クラッチ温度推定ブロック５２４は、制御トルク算出ブロック５２において算出される指令トルク（典型的には基本配分制御ブロック５２１、ＬＳＤ制御ブロック５２２、登坂制御ブロック５２３等において算出される指令トルクの合成値）及び差回転算出部３３で算出される差回転等に基づき、公知のクラッチ吸収エネルギー計算式に従い、クラッチ１０の摩擦係合部材（多板）の表面温度Ｔｃを推定（検出）するための演算を行う。

クラッチ保護制御ブロック５２５は、クラッチ１０の保護のために、該クラッチ１０の入出力軸の差回転が所定の許容値（第１閾値）を超えた場合、過大なトルクが要求されることを抑制するために、該クラッチ１０に対する指令トルク（要求動力伝達量）の値を所定値に制限するための抑制トルクの値（すなわち、抑制値）を生成する。基本的には、クラッチ保護制御ブロック５２５は、車体速度が所定速度以上であって、かつ、前記差回転が所定の許容値（第１閾値）より大きく、かつ、前記指令トルク（要求動力伝達量）が所定値（第２閾値）以上である、という基本条件が充足されたとき、所定の抑制トルク値（抑制値）を生成する。このような抑制トルクを生成することは従来も行われていたが、従来は生成する抑制トルクの値は一定値であった。本発明によれば、クラッチ保護制御ブロック５２５は、更に、クラッチ１０の表面温度Ｔｃを考慮に入れて、該表面温度Ｔｃの上昇に伴い該抑制トルクの値（抑制値）を増加させるように構成している。詳しくは、クラッチ表面温度及び前記差回転をパラメータとする理論的な発生トルク特性に基づき、クラッチ表面温度の変化に応じて予測される発生トルクの変化に対して逆特性で変化するように、可変的な抑制値を算出するように構成されている。ただし、この可変的な抑制値（抑制トルク値）は、クラッチ１０等油圧系の機構的特性から決まる限界油圧に対応する規定トルク（第３閾値）を上限とする（この規定トルクは前記所定値（第２閾値）よりも大きい）。これは、クラッチ１０等を保護するためである。概ね、クラッチ表面温度が高いほど伝達トルクが低下するので、前記発生トルクの理論値は相対的に低下し、前記算出される可変的な抑制トルクの値は相対的に増加することになる。こうして、クラッチ保護制御ブロック５２５が出力する抑制トルクの値（抑制値）は、一定値に固定されることなく、クラッチ１０の表面温度Ｔｃの上昇に伴い適宜増加される値となる。選択部５２６は、基本配分制御ブロック５２１等によって算出された指令トルク（要求動力伝達量）が、前記クラッチ保護制御ブロック５２５から発生された前記抑制値（クラッチ表面温度Ｔｃに応じた可変的な抑制値）よりも大きくならないように制限する（すなわち、要求動力伝達量が抑制値以下に抑制されるよう制御する）。つまり、選択部５２６は、基本配分制御ブロック５２１、ＬＳＤ制御ブロック５２２、登坂制御ブロック５２３等によって算出された指令トルク（それらの合成値）を選択して出力し、該指令トルク（要求動力伝達量）が前記抑制トルク値（クラッチ表面温度Ｔｃに応じた可変的な抑制値）よりも大きい場合に該抑制値を選択して出力する（すなわち、該抑制値よりも大きな要求動力伝達量は該抑制値に抑制されるが、元々該抑制値よりも小さな要求動力伝達量はそのまま出力される）。こうして、選択部５２６からは、抑制制御済の指令トルクが出力される。この抑制制御済指令トルク値が指令油圧算出ブロック５３（図２）に与えられる。

図４は、図３に示す制御ブロックの動作例を示すタイムチャートであり、上段部において前記クラッチ１０の入出力軸の差回転数の時間的変化の一例を示し、中段部において前記指令トルク（抑制制御済指令トルク）の時間的変化の一例を示し、下段部において前記クラッチ１０の表面温度Ｔｃの時間的変化の一例を示す。例えば、差回転数は時刻ｔ₁以前に所定の閾値を超えており、時刻ｔ₁において指令トルクが所定値以上となったとする。その場合、制御トルク算出部５２から指令油圧算出ブロック５３に与えられ指令トルクは、時刻ｔ₁までは、抑制されていない通常の指令トルクであり、時刻ｔ₁以後は、クラッチ保護制御ブロック５２５から発生された前記抑制トルクの値（抑制値）に従う抑制制御済指令トルクである。図４において、符号Ａは該抑制制御済指令トルクを示す。この抑制制御済指令トルクＡは、一定値ではなく、クラッチ表面温度Ｔｃの上昇に伴い適宜増加している。ただし、抑制制御済指令トルクＡは、油圧系の機構的特性から決まる前記限界油圧に対応するトルク（前記規定トルク）を上限値としている。なお、図４において、符号Ｂで示した破線のカーブは、前記抑制制御済指令トルクＡに従う指令油圧に応じて油圧制御されるクラッチ１０において実際に発生されるトルクの一例を示している。このように、指令トルクＡが上昇しても、クラッチ表面温度Ｔｃの上昇による伝達トルクロスにより、実際に発生されるトルクは実質的に上昇しないが、比較的高い水準の発生トルクを保つことができる。従って、本発明によれば、トルク伝達性能をできるだけ損なうことなく、クラッチ保護を図ることができる。これに対して、従来のように抑制トルクを一定値に維持した場合は、クラッチ表面温度の上昇による伝達トルクロスに伴い、実際に発生されるトルクは明らかに目立って漸減してゆくこととなり、トルク伝達効率が悪い。

Claims

車両における動力配分装置の油圧制御装置であって、
前記車両は、
動力源からの動力を第１駆動輪及び第２駆動輪に伝達する動力伝達経路と、
前記動力伝達経路上において前記動力源と前記第２駆動輪との間に配置された油圧駆動式多板摩擦型の断続手段を含む駆動力配分装置と、
前記断続手段の多板の表面温度を取得する温度取得手段と、
を備えており、
前記油圧制御装置は、
前記動力配分装置に対する要求動力伝達量を取得し、該要求動力伝達量に応じた油圧を前記断続手段に供給するよう制御する制御手段を備えており、
前記制御手段は、
前記動力伝達経路における前記断続手段に対する前記動力源の側と前記第２駆動輪の側との差回転が第１所定値以上であって、前記要求動力伝達量が第２所定値以上のときに、該要求動力伝達量が所定の抑制値以下に抑制されるよう制御し、かつ、前記多板の表面温度が上昇するにつれて前記抑制値が増加するように制御することで、前記駆動力配分装置で実際に伝達される動力伝達量が一定値を保つように制御することを特徴とする動力配分装置の油圧制御装置。
前記駆動力配分装置で実際に伝達される動力伝達量の前記一定値は、前記要求動力伝達量が前記第２所定値であるときの前記抑制値と略等しい値である
ことを特徴とする請求項１の動力配分装置の油圧制御装置。
前記車両は、前記断続手段に作動油を供給するための油圧回路を備えており、
前記制御手段は、
前記抑制値が第３所定値以上に増加したときに該抑制値の増加を停止するように制御し、
前記第３所定値は、前記油圧回路の特性から決まる限界油圧に対応する値である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の動力配分装置の油圧制御装置。
前記油圧回路は、モータで駆動されるオイルポンプから前記断続手段のピストン室に作動油を供給するための油圧経路と、前記油圧経路に作動油を封入するための作動油封入弁と、該作動油封入弁と前記ピストン室との間の油路を開閉するための開閉弁とを備え、
前記制御手段は、前記ピストン室を加圧する際には前記開閉弁を閉じて前記モータにより前記オイルポンプを段階的に駆動することにより該ピストン室が指令油圧となるように制御し、前記ピストン室を減圧する際には該オイルポンプの駆動を禁止すると共に前記開閉弁を段階的に開閉することにより該ピストン室が指令油圧となるよう制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の動力配分装置の油圧制御装置。