JP6435946B2 - 四輪駆動車及び四輪駆動車の制御装置 - Google Patents

四輪駆動車及び四輪駆動車の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、駆動源の駆動力が常時伝達される左右一対の主駆動輪と、車両の前後方向に駆動力を伝達する駆動軸を介して前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪とを備えた四輪駆動車、及び四輪駆動車の制御装置に関する。
従来、四輪駆動車には、駆動源の駆動力が前輪又は後輪の何れかのみに伝達される二輪駆動状態と、駆動源の駆動力が前輪及び後輪に伝達される四輪駆動状態とを切り替え可能なものがある。また、この種の四輪駆動車には、二輪駆動状態における走行抵抗を低減して燃費を改善すべく、車両の前後方向に駆動力を伝達するプロペラシャフトの前側及び後側にそれぞれクラッチを配置し、二輪駆動状態ではこれら両クラッチを遮断状態とすることでプロペラシャフトの回転を停止させものがある（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の四輪駆動車は、車両の前後方向に駆動力を伝達するプロペラシャフト（トルク伝達セクション）の前側にマルチディスククラッチが配置されると共に、プロペラシャフトの後側にドッグクラッチが配置されている。二輪駆動状態では、マルチディスククラッチ及びドッグクラッチが共に非作動状態となってプロペラシャフトの回転が停止し、四輪駆動状態では、マルチディスククラッチ及びドッグクラッチが共に作動状態となって補助駆動輪に駆動力が伝達される。マルチディスククラッチ及びドッグクラッチは、制御ユニットによって制御される電動モータによって作動する。
二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行は、例えば二輪駆動状態において駆動力が伝達される主駆動輪にスリップが発生した場合や、運転者によるスイッチ操作等によって二輪駆動モードから四輪駆動モードへの切り替えが指示された場合に行われる。
特開２０１０−１００２８０号公報
ドッグクラッチは、凹部と凸部との噛み合いにより駆動力を伝達するので、凹部が設けられた回転部材と凸部が設けられた回転部材との回転が同期していなければ、これらの回転部材同士を連結させることができない。そこで、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際には、まずマルチディスククラッチを作動させてプロペラシャフトを回転させ、プロペラシャフトの回転によってドッグクラッチにおける回転同期がなされた後にドッグクラッチを作動させて回転部材同士を連結する。
しかし、マルチディスククラッチでは、非作動時において複数のクラッチプレート間に隙間が形成されており、これらの隙間を詰めてからでなければプロペラシャフトに回転力を付与することができない。そして、短時間でドッグクラッチにおける回転同期がなされるようにマルチディスククラッチを作動させる電動モータを制御する場合には、電動モータが高速で回転することによる騒音や振動が発生し、四輪駆動車の運転者や同乗者に不快感や不安感を与えてしまうおそれがある。また、マルチディスククラッチを作動させる際の電動モータの回転速度を低速にすると、例えば二輪駆動状態において主駆動輪にスリップが発生した場合のように迅速な四輪駆動状態への移行が必要な場合にもドッグクラッチの同期に要する時間が長くなってしまい、走行安定性が低下してしまうおそれがある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者や同乗者に騒音や振動が認識されてしまうことを抑制しながら、走行安定性の低下を抑制することが可能な四輪駆動車、及び四輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するため、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車であって、前記二輪駆動状態及び前記四輪駆動状態で駆動源の駆動力が伝達される左右一対の主駆動輪と、前記四輪駆動状態で前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、前記補助駆動輪に前記駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動源から前記駆動軸への駆動力伝達を遮断可能な第１のクラッチと、前記駆動軸から前記補助駆動輪への駆動力伝達を遮断可能な第２のクラッチと、前記第１及び第２のクラッチを作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御装置とを備え、前記第１及び第２のクラッチのうち、一方のクラッチは凹部と凸部との噛み合いによって回転力を伝達する噛み合いクラッチであり、他方のクラッチは前記アクチュエータから受ける押圧力によって摩擦部材同士が摩擦接触することにより回転力を伝達する摩擦クラッチであり、前記制御装置は、前記左右一対の主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動状態において、前記噛み合いクラッチ及び前記摩擦クラッチによる回転力の伝達を遮断して前記駆動軸を非回転状態とする第１の制御手段と、前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪のうち少なくとも何れかの主駆動輪にスリップが発生したとき、前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第２の制御手段と、前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪にスリップが発生していないとき、所定の条件を満たすことにより前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第３の制御手段とを備え、前記第３の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間は、前記第２の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間よりも長い、四輪駆動車を提供する。
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、二輪駆動状態及び四輪駆動状態で駆動源の駆動力が伝達される左右一対の主駆動輪と前記四輪駆動状態で前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、前記補助駆動輪に前記駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動源から前記駆動軸への駆動力伝達を遮断可能な第１のクラッチと、前記駆動軸から前記補助駆動輪への駆動力伝達を遮断可能な第２のクラッチと、前記第１及び第２のクラッチを作動させるアクチュエータとを備え、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車に搭載され、前記アクチュエータを制御する四輪駆動車の制御装置であって、前記第１及び第２のクラッチのうち、一方のクラッチは凹部と凸部との噛み合いによって回転力を伝達する噛み合いクラッチであり、他方のクラッチは前記アクチュエータから受ける押圧力によって摩擦部材同士が摩擦接触することにより回転力を伝達する摩擦クラッチであり、前記左右一対の主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動状態において、前記噛み合いクラッチ及び前記摩擦クラッチによる回転力の伝達を遮断して前記駆動軸を非回転状態とする第１の制御手段と、前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪のうち少なくとも何れかの主駆動輪にスリップが発生したとき、前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第２の制御手段と、前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪にスリップが発生していないとき、所定の条件を満たすことにより前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第３の制御手段とを備え、前記第３の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間は、前記第２の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間よりも長い、四輪駆動車の制御装置を提供する。
本発明に係る四輪駆動車及び四輪駆動車の制御装置によれば、運転者や同乗者に騒音や振動が認識されてしまうことを抑制しながら、走行安定性の低下を抑制することが可能となる。
本発明の第１の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。 駆動力断続装置の構成例を示し、（ａ）は駆動力断続装置の断面図、（ｂ）は、開放状態における駆動力断続装置の噛み合い部を模式的に示す説明図である。 駆動力伝達装置のハウジングの内部構造の具体例を示す断面図である。 第１の摩擦クラッチ及びその周辺の構成を示す要部断面図である。 油圧ユニットを含む油圧回路の構成例を模式的に示す油圧回路図である。 クラッチハウジングに収容された複数のアウタクラッチプレート及び複数のインナクラッチプレートの一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は非作動状態を、（ｂ）は作動状態を、それぞれ示す。 二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際のモータ電流、伝達トルク、及びプロペラシャフトの回転速度の変化の一例を示すグラフであり、（ａ）は第２の制御手段による制御時の時間的変化を、（ｂ）は第３の制御手段による制御時の時間的変化を、それぞれ示す。 第２の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。 駆動力伝達装置の構成を示す断面図である。 カム機構の構成例を示す斜視図である。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。
（四輪駆動車の全体構成）
四輪駆動車２００は、走行用の駆動力を発生させる駆動源としてのエンジン２０２、トランスミッション２０３、左右一対の主駆動輪としての前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ、及び左右一対の補助駆動輪としての後輪２０５Ｌ，２０５Ｒと、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達可能な駆動力伝達系２０１と、駆動力伝達系２０１を制御する制御装置１０とを備えている。なお、本実施の形態において、各符号における「Ｌ」及び「Ｒ」は、車両の前進方向に対する左側及び右側の意味で使用している。
この四輪駆動車２００は、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達する四輪駆動状態と、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみに伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。すなわち、主駆動輪である前輪２０４Ｌ，２０４Ｒには、二輪駆動状態及び四輪駆動状態でエンジン２０２の駆動力が伝達され、補助駆動輪である後輪２０５Ｌ，２０５Ｒには、四輪駆動状態でのみエンジン２０２の駆動力が伝達される。
なお、本実施の形態では、駆動源として内燃機関であるエンジンを適用した場合について説明するが、これに限らず、エンジンとＩＭＰ（Interior Permanent Magnet Synchronous)モータ等の高出力電動モータとの組み合わせによって駆動源を構成してもよく、高出力電動モータのみによって駆動源を構成してもよい。
駆動力伝達系２０１は、四輪駆動車２００におけるトランスミッション２０３側から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に至る駆動力伝達経路に配置され、四輪駆動車２００の車体（図示せず）に搭載されている。
また、駆動力伝達系２０１は、駆動力伝達装置１Ａ、プロペラシャフト２、駆動力断続装置３、フロントディファレンシャル４、及び歯車機構４４，１１を有し、四輪駆動車２００の四輪駆動状態を二輪駆動状態に、また二輪駆動状態を四輪駆動状態にそれぞれ切替え可能に構成されている。
フロントディファレンシャル４は、デフケース４０と、デフケース４０と一体に回転するピニオンシャフト４１と、ピニオンシャフト４１に軸支された一対のピニオンギヤ４２と、一対のピニオンギヤ４２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ４３とを有し、トランスミッション２０３と駆動力断続装置３との間に配置されている。一対のサイドギヤ４３のうち一方のサイドギヤ４３は、前輪側のアクスルシャフト２０６Ｌに連結され、他方のサイドギヤ４３は、前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒに連結されている。
エンジン２０２は、トランスミッション２０３及びフロントディファレンシャル４を介して前輪側のアクスルシャフト２０６Ｌ，２０６Ｒに駆動力を出力することにより前輪２０４Ｌ，２０４Ｒを駆動する。また、エンジン２０２は、トランスミッション２０３、駆動力断続装置３、プロペラシャフト２、及び駆動力伝達装置１Ａを介して後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒに駆動力を出力することにより後輪２０５Ｌ，２０５Ｒを駆動する。
プロペラシャフト２は、駆動力伝達装置１Ａと駆動力断続装置３との間に配置され、四輪駆動車２００の前後方向に駆動力を伝達する。また、プロペラシャフト２は、四輪駆動状態においてエンジン２０２の駆動力をフロントデフケース４０を介して駆動力断続装置３から受け、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達する。すなわち、プロペラシャフト２は、本発明の駆動軸の一態様である。
プロペラシャフト２の前輪側端部には、互いに噛合するドライブピニオン４４１及びリングギヤ４４２からなる前輪側の歯車機構４４が配置されている。ドライブピニオン４４１は、プロペラシャフト２の前端部に連結され、リングギヤ４４２は、ドライブピニオン４４１にギヤ軸を直交させて噛合する。
（駆動力断続装置の構成）
図２は、駆動力断続装置３の構成例を示し、（ａ）は駆動力断続装置３の断面図、（ｂ）は、駆動力断続装置３の噛み合い部を模式的に示す説明図である。なお、図２（ａ）では、駆動力断続装置３におけるフロントデフケース４０の回転軸線Ｏよりも上側の半分の範囲を図示している。
駆動力断続装置３は、フロントデフケース４０と同軸上で回転する第１乃至第３回転部材３１〜３３によって構成された噛み合いクラッチ３０と、噛み合いクラッチ３０を作動させる第１のアクチュエータ３００とを備えている。第１のアクチュエータ３００は、電動モータ３４と、電動モータ３４の出力軸３４１の回転を減速する減速機構３５と、減速機構３５で減速された電動モータ３４のトルクによって噛み合いクラッチ３０の第３回転部材３３を軸方向に移動させる移動機構３６とを備えている。電動モータ３４は、制御装置１０から供給される電流によって動作する。第１のアクチュエータ３００は、制御装置１０によって制御される。
噛み合いクラッチ３０の第１回転部材３１は、フロントデフケース４０の軸方向の端部に固定され、第２回転部材３２は、歯車機構４４のリングギヤ４４２に固定されている。第３回転部材３３は、第１回転部材３１及び第２回転部材３２に対して軸方向に相対移動可能である。
第１回転部材３１は、その内周側に右前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒを挿通させる環状であり、外周面にフロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に延在して形成された複数のスプライン歯３１１を有している。複数のスプライン歯３１１のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯３１１の間には、それぞれ凹部３１０が形成されている。
第２回転部材３２は、内周側に右前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒを挿通させる筒状に形成され、第１回転部材３１と同軸上で相対回転可能である。また、第２回転部材３２は、その外周面に、フロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に延在して形成された複数のスプライン歯３２１を有している。複数のスプライン歯３２１のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯３２１の間には、それぞれ凹部３２０が形成されている。
第３回転部材３３は、第１回転部材３１及び第２回転部材３２の外周側に配置されたスリーブ状の連結部材である。第３回転部材３３の内周面には、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１１、及び第２回転部材３２の複数のスプライン歯３２１と係合可能な複数のスプライン歯３３１が形成されている。
本実施の形態では、第３回転部材３３が第２回転部材３２と常に噛み合い、かつ第２回転部材３２に対して軸方向移動可能である。より具体的には、第３回転部材３３の複数のスプライン歯３３１が第２回転部材３２の凹部３２０に噛み合い、この噛み合い状態を保ちながら第３回転部材３３が第２回転部材３２に対して軸方向移動可能である。
また、第３回転部材３３は、移動機構３６によって第１回転部材３１側に移動したとき、第３回転部材３３の凸部としての複数のスプライン歯３３１が第１回転部材３１の凹部３１０に噛み合い、第１回転部材３１と相対回転不能に連結される。これにより、第１回転部材３１と第２回転部材３２とが第３回転部材３３を介して相対回転不能に連結され、第１回転部材３１から第２回転部材３２にエンジン２０２の駆動力を伝達可能な状態となる。換言すれば、噛み合いクラッチ３０は、第１及び第２回転部材３１，３２の凹部３１０，３２０と、第３回転部材３３のスプライン歯３３１との噛み合いにより回転力を伝達する。
一方、第３回転部材３３が第１回転部材３１から離間すると、第３回転部材３３の複数のスプライン歯３３１と第１回転部材３１の凹部３１０との噛み合いが解除され、第１回転部材３１と第２回転部材３２とが相対回転可能となる。これにより、第１回転部材３１から第２回転部材３２への駆動力伝達が遮断される。すなわち、噛み合いクラッチ３０は、エンジン２０２からプロペラシャフト２への駆動力伝達を遮断可能な、本発明の第１のクラッチの一態様である。
減速機構３５は、電動モータ３４の出力軸３４１と一体回転するピニオンギヤ３５１と、ピニオンギヤ３５１に噛み合う大径ギヤ部３５２ａ、及び大径ギヤ部３５２ａと一体に回転する小径ギヤ部３５２ｂとを有する減速ギヤ３５２とを有している。移動機構３６は、減速ギヤ３５２の小径ギヤ部３５２ｂと噛み合うラック歯３６１ａを有する直動軸３６１と、直動軸３６１に固定されたシフトフォーク３６２とを有している。第３回転部材３３には、シフトフォーク３６２が摺動可能に嵌合する環状の環状溝３３２が外周面に形成されている。
電動モータ３４の出力軸３４１が回転すると、その回転が減速機構３５で減速され、直動軸３６１がフロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に移動する。そして、この直動軸３６１の移動に伴って、第３回転部材３３が第１回転部材３１及び第２回転部材３２と噛み合う連結位置と、第２回転部材３２と噛み合い第１回転部材３１と噛み合わない非連結位置との間を移動する。
（駆動力伝達装置の構成）
駆動力伝達装置１Ａは、図１に示すように、プロペラシャフト２から駆動力が伝達される後輪側の歯車機構１１と、この歯車機構１１によって伝達された駆動力を調整してアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒに伝達する第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂと、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂ及び歯車機構１１を収容するハウジング１３と、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂへ作動油を供給する油圧ユニット１４とを有する。第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力伝達を遮断可能な、本発明の第２のクラッチの一態様である。
歯車機構１１は、互いにギヤ軸を直交させて噛合するピニオンギヤ１１０及びリングギヤ１１１と、リングギヤ１１１と一体に回転するセンターシャフト１１２とを備える。センターシャフト１１２は、その回転軸線が車幅方向に平行であり、リングギヤ１１１を介してプロペラシャフト２の回転力を受けて回転する。第１の摩擦クラッチ１２Ａは、センターシャフト１１２と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌとの間に配置され、第２の摩擦クラッチ１２Ｂは、センターシャフト１１２と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｒとの間に配置されている。
このように構成された四輪駆動車２００では、二輪駆動状態においてエンジン２０２からプロペラシャフト２への駆動力の伝達が駆動力断続装置３によって遮断され、かつ後輪２０５Ｌ，２０５Ｒからプロペラシャフト２への回転力の伝達が駆動力伝達装置１Ａによって遮断されるので、四輪駆動車２００が走行中であってもプロペラシャフト２の回転が停止する。これにより、前輪側の歯車機構４４及び後輪側の歯車機構１１における潤滑油の撹拌抵抗等が低減される。
四輪駆動車２００が二輪駆動状態から四輪駆動状態へ切り替わる際には、駆動力伝達装置１Ａを介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒの回転力をプロペラシャフト２に伝達し、プロペラシャフト２を回転させて噛み合いクラッチ３０の同期が完了した後に、駆動力断続装置３が作動状態（トルク伝達可能な状態）となる。これにより、四輪駆動車２００が四輪駆動状態となる。ここで、噛み合いクラッチ３０の同期とは、第１回転部材３１の回転速度と第２回転部材３２の回転速度とが実質的に同じとなることをいう。
図３は、駆動力伝達装置１Ａの構造の具体例を示す断面図である。図４は、第１の摩擦クラッチ１２Ａ及びその周辺の構成を示す要部断面図である。
駆動力伝達装置１Ａは、図３に示すように、前述した歯車機構１１、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂ、及びハウジング１３を有する。歯車機構１１のピニオンギヤ１１０は、中間シャフト２０によってプロペラシャフト２に連結される。また、駆動力伝達装置１Ａは、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ収容する左右一対のクラッチハウジング１２０と、クラッチハウジング１２０と同軸上で相対回転可能に支持された左右一対のインナシャフト１２１と、クラッチハウジング１２０と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒとを相対回転不能に連結するための左右一対の連結シャフト１６０とを有している。
ハウジング１３は、歯車機構１１のピニオンギヤ１１０、リングギヤ１１１、及びセンターシャフト１１２を収容するセンタハウジング部材１３０と、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ収容するサイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒとを備える。センタハウジング部材１３０は、車幅方向の左側に配置されるサイドハウジング部材１３１Ｌと右側に配置されるサイドハウジング部材１３１Ｒとの間に配置されている。センタハウジング部材１３０及びサイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒは、ボルト締めによって相互に固定されている。ハウジング１３の内部には、歯車機構１１におけるギヤの噛み合い、ならびに第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂにおける摩擦摺動を潤滑する図略の潤滑油が封入されている。
センタハウジング部材１３０は、歯車機構１１のピニオンギヤ１１０を円すいころ軸受１１３Ａ，１１３Ｂを介して回転可能に保持する第１の保持部１３０ａと、歯車機構１１のセンターシャフト１１２を円すいころ軸受１１３Ｃを介して回転可能に保持する第２の保持部１３０ｂと、左右一対のインナシャフト１２１を玉軸受１２７Ａを介して回転可能に保持する第３の保持部１３０ｃと、後述するピストン１２２を進退後動可能に収容するシリンダ室１３０ｄとを備える。シリンダ室１３０ｄは、車幅方向におけるセンタハウジング部材１３０の両端部に設けられ、サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒ側に向かって開口している。
センターシャフト１１２は、回転軸線Ｏに沿って延びる円筒状の円筒部１１２ａと、円筒部１１２ａの端部において径方向外方に突出して形成されたフランジ部１１２ｂとを一体に有する。リングギヤ１１１には、ピニオンギヤ１１０のギヤ部１１０ａと噛み合う複数の噛み合い歯１１１ａが形成されている。また、リングギヤ１１１は、センターシャフト１１２のフランジ部１１２ｂにボルト１１４によって固定されている。
第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、クラッチハウジング１２０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のアウタクラッチプレート１２４、及びインナシャフト１２１に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のインナクラッチプレート１２５を有している。複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５は、センターシャフト１１２の回転軸線Ｏに平行な方向に交互に配置され、ピストン１２２によって押圧される。アウタクラッチプレート１２４及びインナクラッチプレート１２５は、本発明の摩擦部材の一態様である。
ピストン１２２は、センタハウジング部材１３０のシリンダ室１３０ｄ内で油圧ユニット１４から供給される作動油によって進退移動可能である。センタハウジング部材１３０には、油圧ユニット１４から供給された作動油をシリンダ室１３０ｄに供給するための供給用流路１３０ｅが設けられている。ピストン１２２の外周面と内周面には、それぞれシール部材１２６Ａ，１２６Ｂが配置されている。
第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、作動油の圧力を受けたピストン１２２の移動力を針状ころ軸受１２８Ａ及び押圧部材１２３を介して受け、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが摩擦接触することにより、インナシャフト１２１とクラッチハウジング１２０との間で回転力を伝達する。これにより、エンジン２０２の駆動力が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達される。
一方、第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、ピストン１２２が作動油の圧力を受けないとき、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが相対回転自在となる。これにより、第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、エンジン２０２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力伝達を遮断可能である。
図４に示すように、複数のアウタクラッチプレート１２４は、その外周部にスプライン突起１２４ａを有し、このスプライン突起１２４ａがクラッチハウジング１２０の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合している。また、複数のインナクラッチプレート１２５は、その内周部にスプライン突起１２５ａを有し、このスプライン突起１２５ａがインナシャフト１２１の外周面に形成されたストレートスプライン嵌合部１２１ａに係合している。
押圧部材１２３は、円環状の板部材によって形成され、クラッチハウジング１２０のストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合するスプライン突起１２３ａを外周部に有する。また、押圧部材１２３は、スプライン突起１２３ａをストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合させて、クラッチハウジング１２０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結され、ピストン１２２に針状ころ軸受１２８Ａを介して対向している。
また、クラッチハウジング１２０には、連結シャフト１６０の外周面に形成されたスプライン嵌合部１６０ａにスプライン嵌合するスプライン嵌合部１２０ｂが形成されている。これにより、クラッチハウジング１２０は、連結シャフト１６０に対して相対回転不能に連結されている。また、クラッチハウジング１２０は、サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒに針状ころ軸受１２８Ｂを介して回転可能に支持されている。
インナシャフト１２１は、円柱状の軸部１２１ｂと、連結シャフト１６０の一端部を収容する円筒部１２１ｃとを有し、軸部１２１ｂの先端部がスプライン嵌合によってセンターシャフト１１２に相対回転不能に連結されている。円筒部１２１ｃの内周面と連結シャフト１６０の外周面との間には、針状ころ軸受１２８Ｃが配置されている。サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒの車幅方向の端部における開口内面と連結シャフト１６０の外周面との間には、玉軸受１２７Ｂ及びシール部材１２９が配置されている。
（油圧ユニットの構成）
図５は、四輪駆動車２００における油圧ユニット１４を含む油圧回路の構成例を制御装置１０と共に模式的に示す構成図である。油圧ユニット１４は、制御装置１０からモータ電流が供給される電動モータ１４０と、電動モータ１４０によって作動する油圧ポンプ１４１と、制御装置１０から供給される電流に応じて作動油の流路が切り替わる第１の制御弁１４２Ａ及び第２の制御弁１４２Ｂとを備える。第１の制御弁１４２Ａは、油圧ポンプ１４１と第１の摩擦クラッチ１２Ａとの間に配置されている。一方、第２の制御弁１４２Ｂは、油圧ポンプ１４１と第２の摩擦クラッチ１２Ｂとの間に配置されている。
また、油圧ユニット１４は、オイルパン１４３に貯留された作動油を吸入口１４１ａから吸入して油圧ポンプ１４１によって圧送する管路１５ａと、管路１５ａから分岐して第１の制御弁１４２Ａに至る管路１５ｂ及び第２の制御弁１４２Ｂに至る管路１５ｃと、第１の制御弁１４２Ａから第１の摩擦クラッチ１２Ａに対応するシリンダ室１３０ｄに至る管路１５ｄと、第２の制御弁１４２Ｂから第２の摩擦クラッチ１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄに至る管路１５ｅとを有する。
また、油圧ユニット１４は、第１及び第２の制御弁１４２Ａ，１４２Ｂからオイルパン１４３側に戻る管路１５ｆ，１５ｇと、管路１５ｆ，１５ｇとが合流してオイルパン１４３へ至る管路１５ｈとを有する。
本実施の形態では、第１の制御弁１４２Ａ及び第２の制御弁１４２Ｂは、制御装置１０から供給される電流量に応じて２つのモードを切替可能である。第１のモードは油圧ポンプ１４１から第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂへ作動油の供給が可能な供給モードＬであり、第２のモードは第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂからオイルパン１４３へ作動油の排出が可能な排出モードＮである。なお、図５に示す第１の制御弁１４２Ａ及び第２の制御弁１４２Ｂの状態は、排出モードＮである。
油圧ユニット１４及びピストン１２２は、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを作動させる第２のアクチュエータ１００として機能する。また、油圧ポンプ１４１、第１及び第２の制御弁１４２Ａ，１４２Ｂ、及びピストン１２２は、電動モータ１４０のトルクを複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とを摩擦接触させる押圧力に変換する変換機構として機能する。
（制御装置による制御内容）
制御装置１０は、電動モータ１４０ならびに第１の制御弁１４２Ａ及び第２の制御弁１４２Ｂに電流を供給することで、第２のアクチュエータ１００を制御する。すなわち、制御装置１０は、第１の制御弁１４２Ａ及び第２の制御弁１４２Ｂを供給モードＬとし、電動モータ１４０にモータ電流を供給することで、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とを摩擦接触させることができる。
複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とを摩擦接触させる押圧力は、電動モータ１４０に供給される電流量に応じて変化する。制御装置１０は、電動モータ１４０に供給する電流量を無段階又は複数段階で調節可能である。複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５は、電動モータ１４０に供給する電流量が大きいほど強く押圧され、伝達可能な回転力が増大する。
制御装置１０は、前述の第１のアクチュエータ３００を制御することで、噛み合いクラッチ３０の作動状態（連結状態）と非作動状態（遮断状態）とを切り替えることができる。また、制御装置１０は、第２のアクチュエータ１００を制御することで、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを非作動状態にすることができ、また第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの作動状態において伝達される回転力を可変することができる。
四輪駆動車２００の四輪駆動状態では、噛み合いクラッチ３０ならびに第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂが作動状態とされ、プロペラシャフト２を介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒにエンジン２０２の駆動力が伝達される。一方、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみにエンジン２０２の駆動力を伝達する二輪駆動状態では、噛み合いクラッチ３０ならびに第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂが非作動状態とされ、プロペラシャフト２の回転が停止する。
制御装置１０は、二輪駆動状態での走行時において前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの何れかにスリップが発生すると、直ちに噛み合いクラッチ３０ならびに第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを作動させ、四輪駆動車２００を四輪駆動状態とする。制御装置１０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信網により、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒのそれぞれの回転速度や、操舵角等の情報を取得することが可能であり、これらの情報に基づいてスリップの発生を検出できる。
また、制御装置１０は、例えば運転者によるスイッチ操作によって四輪駆動状態が選択されたとき、四輪駆動車２００を四輪駆動状態とする。またさらに、制御装置１０は、例えば車載通信網を介して得られる情報に基づいて、二輪駆動状態において前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生する可能性が高いと判断された場合にも、四輪駆動車２００を四輪駆動状態とする。
制御装置１０は、四輪駆動車２００を二輪駆動状態から四輪駆動状態にする際、第２のアクチュエータ１００を制御して第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを作動状態とし、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒから第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂ及び後輪側の歯車機構１１を介して伝達される回転力によってプロペラシャフト２を回転させ、噛み合いクラッチ３０における同期が完了した後に、第１のアクチュエータ３００を制御して噛み合いクラッチ３０を作動させる。
すなわち、制御装置１０は、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみに駆動力が伝達される二輪駆動状態において、噛み合いクラッチ３０ならびに第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによる回転力の伝達を遮断してプロペラシャフト２を非回転状態とする第１の制御手段１０１と、二輪駆動状態において前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのうち少なくとも何れかにスリップが発生したとき、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して伝達される回転力によってプロペラシャフト２を回転させて噛み合いクラッチ３０を同期させた後に噛み合いクラッチ３０の第１回転部材３１の凹部３１０と第３回転部材３３のスプライン歯３３１とを噛み合わせる第２の制御手段１０２と、二輪駆動状態において前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生していないとき、所定の条件を満たすことにより、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して伝達される回転力によってプロペラシャフト２を回転させて噛み合いクラッチ３０を同期させた後に噛み合いクラッチ３０の第１回転部材３１の凹部３１０と第３回転部材３３のスプライン歯３３１とを噛み合わせる第３の制御手段１０３とを備えている。
これら第１乃至第３の制御手段１０１〜１０３は、例えば制御装置１０のＣＰＵ（中央演算処理装置）がＲＯＭ等の記憶素子に記憶されたプログラムを実行することにより具現される。第３の制御手段１０３における「所定の条件」は、例えば四輪駆動車２００の駆動状態を二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替えるべき旨の運転者の操作がなされたこと、あるいは前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生する可能性が高いと判定されたことである。制御装置１０は、第３の制御手段１０３として、例えば外気温が低温（例えば０°以下）であることや、路面を撮像した撮像装置の画像解析によって路面が低μ状態であると判断した場合に、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生する可能性が高いと判定する。
また、運転者によってスポーツ走行モードを選択する操作がなされたことや、坂路走行であることを「所定の条件」としてもよい。スポーツ走行モードが選択された場合には、トランスミッション２０３におけるギヤ比が高くなり、急加速や急減速が行われる可能性が高いため、予め四輪駆動状態としておくことで走行安定性が確保される。また、坂路走行においてもスリップが発生しやすいので、予め四輪駆動状態としておくことで走行安定性が確保される。
本実施の形態では、第３の制御手段１０３により噛み合いクラッチ３０を同期させるのに要する時間が、第２の制御手段１０２により噛み合いクラッチ３０を同期させるのに要する時間よりも長い。つまり、例えば四輪駆動車２００が一定の車速で直進走行している場合、上記所定の条件を満たすことにより二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行するために噛み合いクラッチ３０を同期させるのに要する時間が、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生することにより二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行するために噛み合いクラッチ３０を同期させるのに要する時間よりも長い。
これは、四輪駆動車２００の運転者や同乗者に第２のアクチュエータ１００の電動モータ１４０の回転による騒音や振動が認識されてしまうことを抑制しながら、例えば低μ路走行時における走行安定性の低下を抑制すべく配慮されたものである。すなわち、四輪駆動状態への切り替え時における電動モータ１４０の回転速度及び回転トルクを高めて噛み合いクラッチ３０を短時間で同期させようとすれば、電動モータ１４０の回転による騒音や振動が運転者や同乗者に認識され、不快感や不安感を与えてしまうおそれがあるため、比較的緊急度が低い場合には時間をかけて噛み合いクラッチ３０を同期させ、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生した場合には、速やかに噛み合いクラッチ３０を同期させて四輪駆動状態への移行を完了させ、走行安定性を確保する。
ここで、電動モータ１４０が最も高速で回転するのは、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂにおける複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間の隙間を詰めるときである。この際の複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５の動きについて、図６を参照して具体的に説明する。
図６は、クラッチハウジング１２０に収容された複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５の一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は非作動状態を、（ｂ）は作動状態を、それぞれ示している。本実施の形態では、アウタクラッチプレート１２４が例えば鉄系金属からなる円環板状の摩擦部材であり、インナクラッチプレート１２５は、例えば鉄系金属からなる円環板状の基材１２５０の両側面に摩擦材１２５１を張り付けた摩擦部材である。摩擦材１２５１は、例えばペーパー摩擦材又は不織布からなる。
第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの非作動状態では、複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５のそれぞれの間に隙間が形成され、この隙間に潤滑油が導入される。これにより、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが相対回転自在となり、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介した回転力の伝達が遮断される。
一方、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの作動状態では、複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５の間の隙間が詰まり、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが摩擦接触する。複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間に導入されていた潤滑油は、例えばインナクラッチプレート１２５に形成された油孔を介して排出される。
第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂが非作動状態から作動状態になる際には、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間の隙間の総和に相当する移動距離に亘って押圧部材１２３が押し込まれる。この際、押圧部材１２３が複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５から受ける反力は小さいので、電動モータ１４０は高速で回転し得る。そして、電動モータ１４０が高速で回転すると、その回転に伴う騒音や振動が運転者や同乗者に認識されやすくなる。
本実施の形態では、第３の制御手段１０３による制御時において複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との隙間を詰める際の電動モータ１４０の回転速度及び／又は回転トルクが、第２の制御手段１０２による制御時において複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との隙間を詰める際の電動モータ１４０の回転速度及び／又は回転トルクよりも低い。換言すれば、第３の制御手段１０３による制御時において電動モータ１４０に供給されるモータ電流が、第２の制御手段１０２による制御時において電動モータ１４０に供給されるモータ電流よりも低い。第３の制御手段１０３による制御時における電動モータ１４０の回転速度及び回転トルクは、第２の制御手段１０２による制御時における電動モータ１４０の回転速度及び回転トルクの例えば半分以下である。
次に、第２の制御手段１０２及び第３の制御手段１０３による制御時において電動モータ１４０に供給されるモータ電流、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによる伝達トルク、ならびにプロペラシャフト２の回転速度の時間的変化について、図７を参照して説明する。
図７は、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際の電動モータ１４０に供給されるモータ電流、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによる伝達トルク、ならびにプロペラシャフト２の回転速度の変化の一例を示すグラフであり、（ａ）は第２の制御手段１０２による制御時の時間的変化を、（ｂ）は第３の制御手段１０３による制御時の時間的変化を、それぞれ示す。なお、図７（ａ）及び（ｂ）に示すグラフの横軸における時間軸の縮尺は共通である。すなわち、これら両グラフの横軸における単位長さ当たりの時間は共通である。また、四輪駆動状態への移行時における四輪駆動車２００の車速や路面状態等の走行条件は同じである。
図７（ａ）及び（ｂ）では、第２の制御手段１０２及び第３の制御手段１０３による制御開始時の時刻をｔ０で示し、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間の隙間が詰まって第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによる伝達トルクが立ち上がる際の時刻をｔ１１，ｔ２１で示し、噛み合いクラッチ３０における同期が完了した時刻をｔ２１，ｔ２２で示している。
第３の制御手段１０３による制御時には、第２の制御手段１０２による制御時に比較して、小さいモータ電流が電動モータ１４０に供給される。これにより、第３の制御手段１０３による制御時における電動モータ１４０の回転速度が第２の制御手段１０２による制御時における電動モータ１４０の回転速度よりも遅く、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間の隙間を詰めるのに要する時間が、第２の制御手段１０２による制御時よりも第３の制御手段１０３による制御時において長くなる。つまり、図７（ｂ）のグラフにおける時刻ｔ０と時刻ｔ２１との間の時間が、図７（ａ）のグラフにおける時刻ｔ０と時刻ｔ１１との間の時間よりも長い。
また、第３の制御手段１０３による制御時には、比較的小さいモータ電流が電動モータ１４０に供給されるため、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによる伝達トルクが第２の制御手段１０２による制御時よりも小さい。このため、プロペラシャフト２の回転速度の立ち上がりが緩やかになり、噛み合いクラッチ３０の同期が完了するまでの時間が、第２の制御手段１０２による制御時よりも第３の制御手段１０３による制御時において長くなる。
制御装置１０は、例えばプロペラシャフト２の回転速度を検出する回転速センサの検出値と、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの回転速度との比較に基づいて噛み合いクラッチ３０の同期が完了したことを検知し、第１のアクチュエータ３００を制御して第３回転部材３３の複数のスプライン歯３３１を第２回転部材３２の凹部３２０に噛み合わせる。これにより、四輪駆動状態への移行が完了する。
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、二輪駆動状態での走行時に前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生した場合には、速やかに噛み合いクラッチ３０を同期させて四輪駆動状態へ移行することができるので、走行安定性が確保される。また、運転者によるスイッチ操作によって四輪駆動状態が選択された場合や、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生する可能性が高いと判断された場合には、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒにスリップが発生した場合に比較して長い時間をかけて噛み合いクラッチ３０の同期がなされるので、電動モータ１４０の回転に伴う騒音や振動が運転者や同乗者に認識されることを抑制することができる。つまり、運転者や同乗者に騒音や振動が認識されてしまうことを抑制しながら、走行安定性の低下を抑制することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、スイッチ操作によって四輪駆動状態が選択された場合等において、アウタクラッチプレート１２４とインナクラッチプレート１２５との隙間詰めの際の電動モータ１４０の回転速度が低減されるので、電動モータ１４０が高速で回転する際の騒音や振動を確実に抑制することが可能となる。
またさらに、本実施の形態によれば、第３の制御手段１０３による制御時に第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して伝達される回転力が、第２の制御手段１０２による制御時に第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して伝達される回転力よりも小さいので、プロペラシャフト２の加速が緩やかになり、四輪駆動状態への移行時における騒音や振動がさらに認識されにくくなる。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。本実施の形態では、四輪駆動車２００の後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側における駆動力伝達系２０１の構成が、第１の実施の形態と異なる。
図８は、第２の実施の形態に係る四輪駆動車２００の概略の構成を示す構成図である。図８において、第１の実施の形態について説明した部材と共通する部材については、図１に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。
本実施の形態に係る四輪駆動車２００は、第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置１Ａに替えて、リヤディファレンシャル９及び駆動力伝達装置１Ｂを有している。リヤディファレンシャル９は、デフケース９０と、デフケース９０と一体に回転するピニオンシャフト９１と、ピニオンシャフト９１に軸支された一対のピニオンギヤ９２と、一対のピニオンギヤ９２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ９３と、デフケース９０と一体回転するように固定されたリングギヤ９４とを有している。リングギヤ９４は、プロペラシャフト２に連結されたピニオンギヤ１１０にギヤ軸を直交させて噛合している。
一対のサイドギヤ９３のうち、一方のサイドギヤ９３はアクスルシャフト２０７Ｌに連結され、他方のサイドギヤ９３は、駆動力伝達装置１Ｂの入力軸として機能する外側回転部材５３（後述）に連結されている。アクスルシャフト２０７Ｒは、駆動力伝達装置１Ｂを介して他方のサイドギヤ９３と連結される。
図９は、駆動力伝達装置１Ｂの構成を示す断面図である。図９において、外側回転部材５３の回転軸線Ｏよりも上側は後述する摩擦クラッチ５の非作動状態を示し、下側は作動状態を示している。
この駆動力伝達装置１Ｂは、複数のアウタクラッチプレート５１及び複数のインナクラッチプレート５２を有する摩擦クラッチ５と、摩擦クラッチ５に軸方向の押圧力を付与する第２のアクチュエータ６と、摩擦クラッチ５及び第２のアクチュエータ６を収容するハウジング７と、ハウジング７内に図略の潤滑油を封入するためのシール部材７８，７９と、各部の回転を円滑にする軸受８０〜８９とを備えている。
摩擦クラッチ５は、第２のアクチュエータ６からの押圧力を受け、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２とが摩擦接触する。第２のアクチュエータ６は、電動モータ６１と、電動モータ６１の出力軸６１０の回転を減速する減速機構６２と、減速機構６２の出力を伝達するカウンターギヤ６３と、電動モータ６１の回転力を減速機構６２及びカウンターギヤ６３を介して受け、摩擦クラッチ５を押圧する押圧力を発生させるカム機構６４とを備えている。
ハウジング７は、第１乃至第３のハウジング部材７１〜７３からなる。第１のハウジング部材７１は、電動モータ６１を収容し、第２及び第３のハウジング部材７２，７３は、摩擦クラッチ５、減速機構６２、カウンターギヤ６３、及びカム機構６４を収容する。カウンターギヤ６３は、第２ハウジング部材７２と第３ハウジング部材７３との間に支持された支持軸７４に軸受８０を介して支持されている。ハウジング７内には、図略の潤滑油が封入されている。
本実施の形態では、減速機構６２がインボリュート減速機構からなり、電動モータ６１の出力軸６１０と一体回転する回転軸部材６２１と、回転軸部材６２１の軸線Ｏ１に対して所定の偏心量をもって偏心する軸線Ｏ２を中心軸線とする偏心部材６２２と、偏心部材６２２を収容する中心孔を有する外歯歯車からなる入力部材６２３と、軸線Ｏ１を中心軸とする内歯歯車からなる自転力付与部材６２４と、自転力付与部材６２４に形成された収容孔６２４ａに軸受を介して収容された複数の軸状部材６２５と、自転力付与部材６２４によって入力部材６２３に付与された自転力を複数の軸状部材６２５から受けて回転する出力部材６２６とを有している。出力部材６２６は、軸受８１，８２によって回転可能に支持され、カウンターギヤ６３と噛み合うギヤ部６２６ａを有している。なお、減速機構６２としては、インボリュート減速機構に限らず、様々な形式の減速機構を適用することができる。
摩擦クラッチ５は、第２ハウジング部材７２に回転可能に支持された外側回転部材５３と、外側回転部材５３と同軸上で相対回転可能な内側回転部材５４との間で回転力を伝達する。外側回転部材５３は、軸状の軸部５３１と有底円筒状の円筒部５３２とを有している。外側回転部材５３と第１ハウジング部材７１との間には、軸受８３，８４、及びシール部材７８が配置されている。
内側回転部材５４は、回転軸線Ｏを軸線とする軸状のボス部５４１と、有底円筒状の円筒部５４２とを一体に有している。内側回転部材５４は、ボス部５４１が軸受８５を介して外側回転部材５３の軸部５３１に形成された凹部５３１ａに収容され、円筒部５４２におけるボス部５４１側の一部が外側回転部材５３の円筒部５３２に収容されている。円筒部５４２におけるボス部５４１側の軸方向端面と外側回転部材５３との間には、軸受８６が配置されている。円筒部５４２におけるボス部５４１側とは反対側の端部と第３ハウジング部材７３との間には、軸受８７及びシール部材７９が配置されている。
摩擦クラッチ５は、外側回転部材５３の円筒部５３２と内側回転部材５４の円筒部５４２との間に配置されている。外側回転部材５３の円筒部５３２には、アウタクラッチプレート５１の複数のスプライン突起５１１が係合するストレートスプライン嵌合部５３２ａが内周面に形成されている。また、内側回転部材５４の円筒部５４２には、インナクラッチプレート５２の複数のスプライン突起５２１が係合するストレートスプライン嵌合部５４２ａが外周面に形成されている。アウタクラッチプレート５１は、外側回転部材５３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。インナクラッチプレート５２は、内側回転部材５４に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。
摩擦クラッチ５は、環状の押圧部材５５によって軸方向に押圧され、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２とが摩擦接触する。押圧部材５５は、その外周面に形成された複数のスプライン突起５５１が外側回転部材５３のストレートスプライン嵌合部５３２ａに係合し、外側回転部材５３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。
外側回転部材５３の外周側における第２ハウジング部材７２と第３ハウジング部材７３との間には、カム機構６４の動作のための複数（３つ）のガイド部材７５が回転軸線Ｏと平行に配置されている。図９では、このうち１つのガイド部材７５を図示している。ガイド部材７５は、円柱状であり、軸方向の一端部が第２ハウジング部材７２に形成された保持孔７２ａに嵌合して固定され、他端部が第３ハウジング部材７３に形成された保持孔７３ａに嵌合して固定されている。また、ガイド部材７５には、次に述べるカム機構６４のリテーナ６７を軸方向に付勢する付勢部材としてのリターンスプリング７６が外嵌されている。リターンスプリング７６は、コイルスプリングからなり、軸方向に圧縮された状態で第２ハウジング部材７２とリテーナ６７との間に配置され、その復元力によってリテーナ６７を第３ハウジング部材７３側に弾性的に押し付けている。
図１０は、カム機構６４の構成例を示す斜視図である。このカム機構６４は、電動モータ６１のトルクを、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２とを摩擦接触させる押圧力に変換する変換機構として機能する。
カム機構６４は、回転軸線Ｏに対して傾斜したカム面６５１ａが形成されたカム部材６５と、カム面６５１ａを転動する複数（３つ）の転動部材６６と、転動部材６６の転動により発生する推力を摩擦クラッチ５側に出力する環状のリテーナ６７と、転動部材６６を転動可能に支持する支持ピン６８とを有している。リテーナ６７は、カム部材６５よりも摩擦クラッチ５側に配置されている。転動部材６６はリテーナ６７の内側に配置されている。
カム部材６５は、内側回転部材５４を挿通させる環状であり、回転軸線Ｏ方向に所定の厚みを有する環板状の基部６５０と、基部６５０の側面から摩擦クラッチ５側に突出して形成された複数（３つ）の円弧状の凸部６５１と、基部６５０の外周面の一部から外方に突出して形成された扇状のギヤ部６５２とを一体に有している。基部６５０と第３ハウジング部材７３との間には、軸受８８（図９参照）が配置されている。また、基部６５０と内側回転部材５４との間には、軸受８９（図９参照）が配置されている。
カム部材６５の凸部６５１には、転動部材６６が転動するカム面６５１ａが形成されている。転動部材６６は、カム面６５１ａを転動することにより、リテーナ６７と共に回転軸線Ｏに沿って移動する。ギヤ部６５２の外周面には、カウンターギヤ６３と噛み合うギヤ歯が形成されている。ただし、図１０では、このギヤ歯の図示を省略している。
リテーナ６７は、回転軸線Ｏ方向に所定の厚みを有する環板状のリテーナ基部６７０と、リテーナ基部６７０の摩擦クラッチ５側の端面から突出して形成された円筒状の筒部６７１と、リテーナ基部６７０の外周面の一部から外方に突出して形成された複数（３つ）の凸片６７２と、を一体に有している。
リテーナ基部６７０には、支持ピン６８を挿通させる複数（３つ）のピン挿通孔が放射状に形成されている。支持ピン６８は、リテーナ基部６７０から外周側に突出した部分に形成された雄ねじ部にナット６９が螺合することにより、リテーナ６７に固定されている。転動部材６６は、針状ころ軸受６６１（図９に示す）を介して支持ピン６８の内周側の端部に支持されている。
リテーナ６７のそれぞれの凸片６７２には、ガイド部材７５を挿通させるガイド挿通孔６７２ａが形成されている。リテーナ６７は、ガイド挿通孔６７２ａをガイド部材７５が挿通することで、ハウジング７に対する相対回転が規制され、かつ軸方向移動が可能である。また、凸片６７２におけるガイド挿通孔６７２ａの開口端面は、リターンスプリング７６からの押し付け力を受ける受け面として機能する。
リテーナ６７の筒部６７１の外周側には、押圧部材５５、及び針状ころ軸受５６（図９参照）が配置されている。針状ころ軸受５６は、押圧部材５５とリテーナ基部６７０の軸方向端面６７０ａとの間に配置されている。
制御装置１０から電動モータ６１にモータ電流が供給され、電動モータ６１の出力軸６１０が回転すると、その回転が減速機構６２で減速され、カウンターギヤ６３を介してカム機構６４のカム部材６５に伝達される。そして、カム部材６５が回転すると、転動部材６６が凸部６５１に形成されたカム面６５１ａを転動し、リテーナ６７がガイド部材７５にガイドされて回転軸線Ｏに沿って軸方向に移動する。この軸方向の移動力は、アウタクラッチプレート５１とインナクラッチプレート５２とを摩擦接触させる押圧力として、針状ころ軸受５６及び押圧部材５５を介して摩擦クラッチ５に付与される。
摩擦クラッチ５の非作動状態では、第１の実施の形態に係る第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂと同様に、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２との間に隙間が形成され、外側回転部材５３と内側回転部材５４とが相対回転自在である。一方、摩擦クラッチ５が押圧部材５５によって押圧されると、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２との隙間が詰まり、複数のアウタクラッチプレート５１と複数のインナクラッチプレート５２とが摩擦接触して、外側回転部材５３と内側回転部材５４との間で回転力が伝達される。
摩擦クラッチ５の非作動状態では、リヤディファレンシャル９の車幅方向における右側のサイドギヤ９３からアクスルシャフト２０７Ｒへの駆動力の伝達が遮断される。この状態では、一対のピニオンギヤ９２が自転することによりアクスルシャフト２０７Ｌと外側回転部材５３とが互いに逆方向に回転し、アクスルシャフト２０７Ｌにも駆動力が伝達されなくなる。すなわち、摩擦クラッチ５を非作動状態とすることにより、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力伝達が遮断される。また、摩擦クラッチ５の作動状態では、駆動力伝達装置１Ｂによってアクスルシャフト２０７Ｒへ伝達される駆動力と同等の駆動力がアクスルシャフト２０７Ｌへも伝達される。
本実施の形態に係る制御装置１０が実行する制御処理は、第１の実施の形態に係る制御装置１０と同様である。すなわち、本実施の形態に係る制御装置１０も、上記説明した第１乃至第３の制御手段１０１〜１０３を有している。これにより、本実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。
（付記）
以上、本発明の四輪駆動車、及び四輪駆動車の制御装置を第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
上記第１及び第２の実施の形態では、エンジン２０２からプロペラシャフト２への駆動力伝達を遮断可能な第１のクラッチとして噛み合いクラッチを適用し、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力伝達を遮断可能な第２のクラッチとして摩擦クラッチを適用した場合について説明したが、これとは逆に、第１のクラッチとして摩擦クラッチを適用し、第２のクラッチとして噛み合いクラッチを適用してもよい。この場合、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行時に、車両の前側に配置された摩擦クラッチによって伝達される回転力によってプロペラシャフト２が回転し、噛み合いクラッチにおける同期が完了した後に噛み合いクラッチを作動させる。
また、第１及び第２の実施の形態では、第１回転部材の凹部と第３回転部材の凸部が噛み合う噛み合いクラッチにおいて、摩擦クラッチによって伝達される回転力によってプロペラシャフトを回転させ、噛み合いクラッチにおける同期が完了した後に噛み合いクラッチを作動させる場合について説明したが、これに限らず、例えば、噛み合いクラッチは、アクチュエータの押圧力により摩擦による回転力を発生させて第１回転部材及び／又は第３回転部材を同期させる同期機構を備えた噛み合いクラッチでもよく、この場合、噛み合いクラッチの作動は、摩擦クラッチの作動と同時であってもよい。
また、上記第１及び第２の実施の形態では、第２のアクチュエータ１００，６が電動モータ１４０，６１を動力源とする場合について説明したが、これに限らず、電動モータ以外の動力源を用いてもよい。
またさらに、上記第２の実施の形態では、駆動力伝達装置１Ｂをリヤディファレンシャル９とアクスルシャフト２０７Ｒとの間に配置した場合について説明したが、これに限らず、駆動力伝達装置１Ｂをリヤディファレンシャル９とアクスルシャフト２０７Ｌとの間に配置してもよく、あるいはプロペラシャフト２とピニオンギヤ１１０との間に配置してもよい。
なお、第３の制御手段１０３による制御時には、第２の制御手段１０２による制御時に比較して、第１のアクチュエータ３００の電動モータ３４に供給するモータ電流を低減し、電動モータ３４の回転速度及び／又は回転トルクを低くしてもよい。これにより、駆動力断続装置３においても、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行時における騒音や振動を抑制することができる。
１Ａ，１Ｂ…駆動力伝達装置、１０…制御装置、１００，６…第１のアクチュエータ、１０１〜１０３…第１乃至第３の制御手段、１１…歯車機構、１１０…ピニオンギヤ、１１０ａ…ギヤ部、１１１…リングギヤ、１１１ａ…噛み合い歯、１１２…センターシャフト、１１２ａ…円筒部、１１２ｂ…フランジ部、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ…円すいころ軸受、１１４…ボルト、１２０…クラッチハウジング、１２０ａ…ストレートスプライン嵌合部、１２０ｂ…スプライン嵌合部、１２１…インナシャフト、１２１ａ…ストレートスプライン嵌合部、１２１ｂ…軸部、１２１ｃ…円筒部、１２２…ピストン、１２３…押圧部材、１２３ａ…スプライン突起、１２４…アウタクラッチプレート、１２４ａ…スプライン突起、１２５…インナクラッチプレート、１２５ａ…スプライン突起、１２５０…基材、１２５１…摩擦材、１２６Ａ，１２６Ｂ…シール部材、１２７Ａ…玉軸受、１２８Ａ，１２８Ｂ，１２８Ｃ…針状ころ軸受、１２９…シール部材、１２Ａ…第１の摩擦クラッチ、１２Ｂ…第２の摩擦クラッチ、１３…ハウジング、１３０…センタハウジング部材、１３０ａ〜１３０ｃ…第１乃至第３の保持部、１３０ｄ…シリンダ室、１３１ａ…凹部、１３１Ｌ，１３１Ｒ…サイドハウジング部材、１４…油圧ユニット、１４０…電動モータ、１４１…油圧ポンプ、１４１ａ…吸入口、１４２Ａ，１４２Ｂ…第１及び第２の制御弁、１４３…オイルパン、１５ａ〜１５ｈ…管路、１６０…連結シャフト、１６０ａ…スプライン嵌合部、２…プロペラシャフト、２０…中間シャフト、２００…四輪駆動車、２０１…駆動力伝達系、２０２…エンジン（駆動源）、２０３…トランスミッション、２０４Ｌ，２０４Ｒ…前輪、２０５Ｌ，２０５Ｒ…後輪、２０６Ｌ，２０６Ｒ…前輪側のアクスルシャフト、２０７Ｌ，２０７Ｒ…後輪側のアクスルシャフト、３…駆動力断続装置、３０…噛み合いクラッチ、３００…第１のアクチュエータ、３１〜３３…第１乃至第３回転部材、３１０，３２０…凹部、３１１…スプライン歯、３２０…凹部、３２１…スプライン歯、３３０…凹部、３３１…スプライン歯（凸部）、３３２…環状溝、３４…電動モータ、３４１…出力軸、３５…減速機構、３５１…ピニオンギヤ、３５２…減速ギヤ、３５２ａ…大径ギヤ部、３５２ｂ…小径ギヤ部、３６…移動機構、３６１…直動軸、３６１ａ…ラック歯、３６２…シフトフォーク、４…フロントディファレンシャル、４０…デフケース、４０…フロントデフケース、４１…ピニオンシャフト、４２…ピニオンギヤ、４３…サイドギヤ、４４…歯車機構、４４１…ドライブピニオン、４４２…リングギヤ、５…摩擦クラッチ、５１…アウタクラッチプレート、５２…インナクラッチプレート、５２１…スプライン突起、５３…外側回転部材、５３１…軸部、５３２…円筒部、５３２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５４…内側回転部材、５４１…ボス部、５４２…円筒部、５４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５５…押圧部材、５５１…スプライン突起、５６…針状ころ軸受、６…第２のアクチュエータ、６１…電動モータ、６１０…出力軸、６２…減速機構、６２１…回転軸部材、６２２…偏心部材、６２３…入力部材、６２４…自転力付与部材、６２４ａ…収容孔、６２５…軸状部材、６２６…出力部材、６２６ａ…ギヤ部、６３…カウンターギヤ、６４…カム機構、６５…カム部材、６５０…基部、６５１…凸部、６５１ａ…カム面、６５２…ギヤ部、６６…転動部材、６６１…針状ころ軸受、６７…リテーナ、６７０…リテーナ基部、６７０ａ…軸方向端面、６７１…筒部、６７２…凸片、６７２ａ…ガイド挿通孔、６８…支持ピン、６９…ナット、７…ハウジング、７１〜７３…第１乃至第３のハウジング部材、７２ａ，７３ａ…保持孔、７４…支持軸、７５…ガイド部材、７６…リターンスプリング、７８，７９…シール部材、８０〜８９…軸受、９…リヤディファレンシャル、９０…デフケース、９１…ピニオンシャフト、９２…ピニオンギヤ、９３…サイドギヤ、９４…リングギヤ

Claims (7)

  1. 二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車であって、
    前記二輪駆動状態及び前記四輪駆動状態で駆動源の駆動力が伝達される左右一対の主駆動輪と、
    前記四輪駆動状態で前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、
    前記補助駆動輪に前記駆動力を伝達する駆動軸と、
    前記駆動源から前記駆動軸への駆動力伝達を遮断可能な第１のクラッチと、
    前記駆動軸から前記補助駆動輪への駆動力伝達を遮断可能な第２のクラッチと、
    前記第１及び第２のクラッチを作動させるアクチュエータと、
    前記アクチュエータを制御する制御装置とを備え、
    前記第１及び第２のクラッチのうち、一方のクラッチは凹部と凸部との噛み合いによって回転力を伝達する噛み合いクラッチであり、他方のクラッチは前記アクチュエータから受ける押圧力によって摩擦部材同士が摩擦接触することにより回転力を伝達する摩擦クラッチであり、
    前記制御装置は、
    前記左右一対の主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動状態において、前記噛み合いクラッチ及び前記摩擦クラッチによる回転力の伝達を遮断して前記駆動軸を非回転状態とする第１の制御手段と、
    前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪のうち少なくとも何れかの主駆動輪にスリップが発生したとき、前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第２の制御手段と、
    前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪にスリップが発生していないとき、所定の条件を満たすことにより前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第３の制御手段とを備え、
    前記第３の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間は、前記第２の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間よりも長い、
    四輪駆動車。
  2. 前記所定の条件は、前記四輪駆動車の駆動状態を前記二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替えるべき旨の運転者の操作がなされたことである、
    請求項１に記載の四輪駆動車。
  3. 前記所定の条件は、前記左右一対の主駆動輪にスリップが発生する可能性が高いと判定されたことである、
    請求項１に記載の四輪駆動車。
  4. 前記アクチュエータの押圧力によって前記摩擦部材同士の隙間を詰めるのに要する時間が、前記第２の制御手段による制御時よりも前記第３の制御手段による制御時において長い、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の四輪駆動車。
  5. 前記アクチュエータは、電動モータと、前記電動モータのトルクを前記摩擦部材同士を摩擦接触させる押圧力に変換する変換機構とを有し、
    前記第３の制御手段による制御時において前記摩擦部材同士の隙間を詰める際の前記電動モータの回転速度及び／又は回転トルクが、前記第２の制御手段による制御時において前記摩擦部材同士の隙間を詰める際の前記電動モータの回転速度及び／又は回転トルクよりも低い、
    請求項４に記載の四輪駆動車。
  6. 前記第３の制御手段による制御時に前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力は、前記第２の制御手段による制御時に前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力よりも小さい、
    請求項１乃至５の何れか１項に記載の四輪駆動車。
  7. 二輪駆動状態及び四輪駆動状態で駆動源の駆動力が伝達される左右一対の主駆動輪と前記四輪駆動状態で前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、前記補助駆動輪に前記駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動源から前記駆動軸への駆動力伝達を遮断可能な第１のクラッチと、前記駆動軸から前記補助駆動輪への駆動力伝達を遮断可能な第２のクラッチと、前記第１及び第２のクラッチを作動させるアクチュエータとを備え、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車に搭載され、前記アクチュエータを制御する四輪駆動車の制御装置であって、
    前記第１及び第２のクラッチのうち、一方のクラッチは凹部と凸部との噛み合いによって回転力を伝達する噛み合いクラッチであり、他方のクラッチは前記アクチュエータから受ける押圧力によって摩擦部材同士が摩擦接触することにより回転力を伝達する摩擦クラッチであり、
    前記左右一対の主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動状態において、前記噛み合いクラッチ及び前記摩擦クラッチによる回転力の伝達を遮断して前記駆動軸を非回転状態とする第１の制御手段と、
    前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪のうち少なくとも何れかの主駆動輪にスリップが発生したとき、前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第２の制御手段と、
    前記二輪駆動状態において前記左右一対の主駆動輪にスリップが発生していないとき、所定の条件を満たすことにより前記摩擦クラッチを介して伝達される回転力によって前記駆動軸を回転させて前記噛み合いクラッチを同期させた後に前記噛み合いクラッチの前記凹部と前記凸部とを噛み合わせる第３の制御手段とを備え、
    前記第３の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間は、前記第２の制御手段により前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間よりも長い、
    四輪駆動車の制御装置。
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