JP6503971B2

JP6503971B2 - ４ｗｄ車用トランスファの制御装置

Info

Publication number: JP6503971B2
Application number: JP2015160724A
Authority: JP
Inventors: 幸司高以良; 隆幸杉本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: JP2017039340A

Description

本発明は、４ＷＤロック状態への切り替えと摩擦クラッチによる副駆動輪への伝達トルクの調整とを一つモータで行う４ＷＤ車用トランスファにおいて、悪路等における走行不能の回避と摩擦クラッチの保護とを両立させる技術に関するものである。

ハイロー切替機構の切り替えと４ＷＤロック部材による４ＷＤロック状態への切り替えと摩擦クラッチによる副駆動輪への伝達トルクの調整とを１つのモータで行う４ＷＤ車用トランスファが良く知られている。非特許文献１に記載されたトランスファがそれである。また、急発進等、主駆動輪と副駆動輪との過大差動が予測される場合には、摩擦クラッチでそれら主駆動輪と副駆動輪との差動を解消するように摩擦クラッチの伝達トルクを完全係合に向って増大させて、摩擦クラッチの耐久性を確保する４ＷＤ車用トランスファが知られている。特許文献１に記載されたトランスファがそれである。

特開２００１−２６０６８６号公報

「イーエスエムエレクトロニックサービスマニュアル 2012 キューエックス（ESM Electronic Service Manual 2012 QX）」、（米国）、ニッサンノースアメリカインコーポレイティド（NISSAN NORTH AMERICA,INC.）、２０１１年７月、ｐ．DLN-13−DLN-16

ところで、上記非特許文献１のトランスファでは、電動モータまたはその電動モータの駆動回路等の故障で４ＷＤロック状態への切り替えが不可能になると、悪路等で車両の走行が困難となる可能性があった。

これに対して、例えば、上記非特許文献１のようなトランスファにおいて、４ＷＤロック部材の４ＷＤロック位置への切り替えと摩擦クラッチによる副駆動輪への伝達トルクの調整とを行う主切替装置とは独立して、４ＷＤロック部材を４ＷＤロック位置への切り替えが可能な副切替装置を設けることが考えられる。これによって、電動モータまたはその電動モータの駆動回路等の故障で前記主切替装置による４ＷＤロック状態への切り替えが不可能になっても、前記副切替装置によって４ＷＤロック状態に切り替えられるので、悪路等での走行が可能になる。

前記副切替装置を備えたトランスファでは、ハイロー切替機構のハイまたはローの状態によらず、４ＷＤロック状態に切り替えが可能であるため、主駆動輪と副駆動輪との過大差動が予測され摩擦クラッチが損傷する可能性がある場合には、前記副切替装置によって、４ＷＤロック状態に切り替えて摩擦クラッチの耐久性を確保することが考えられる。しかしながら、上記のようなトランスファでは、前記副切替装置によって４ＷＤロック状態に切り替えられると、主駆動輪と副駆動輪とが瞬時に直結化されることから、摩擦クラッチの負荷状態のみを見て副切替装置を作動させると、発進や走行中での車両挙動の変化等の不具合が発生する可能性があるという問題があった。

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、副切替装置による４ＷＤロック状態への切替えによって悪路等における走行不能の回避と摩擦クラッチの保護とを両立させ得る４ＷＤ車用トランスファにおいて、副切替装置による４ＷＤロック状態へ切り替えられる時の発進や走行中での車両挙動の変化等の不具合を好適に回避させる４ＷＤ車用トランスファの制御装置を提供することにある。

第１の発明の要旨とするところは、（a）４ＷＤロック部材による４ＷＤロック状態への切り替えと摩擦クラッチによる副駆動輪への伝達トルクの調整とを１つの電動モータで行う主切替装置と、前記主切替装置とは独立に前記４ＷＤロック部材を４ＷＤロック状態へ切り替えが可能な副切替装置とを備える４ＷＤ車用トランスファの、制御装置であって、（b）前記摩擦クラッチの負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値以上となるか、または前記クラッチ負荷判定値以上となると予測され、且つ、車速が予め定められた車速判定値以下且つ主駆動輪と副駆動輪との回転速度差が予め定められた回転速度差判定値以下であるときに、前記副切替装置による４ＷＤロック状態への切り替えを許可する４ＷＤロック切替許可部を含むことにある。

前記第１の発明によれば、前記摩擦クラッチの負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値以上となるか、または前記クラッチ負荷判定値以上となると予測され、且つ、車速が予め定められた車速判定値以下且つ主駆動輪と副駆動輪との回転速度差が予め定められた回転速度差判定値以下であるときに、前記副切替装置による４ＷＤロック状態への切り替えを許可する４ＷＤロック切替許可部を含む。このため、前記４ＷＤロック切替許可部によって、車速が前記車速判定値より高い高速走行時や主駆動輪と副駆動輪との回転速度差が前記回転速度差判定値より高い急発進時には、前記副切替装置による４ＷＤロック状態への切り替えが許可されないので、前記副切替装置によって４ＷＤロック状態に切り替えられたことによる発進や走行中での車両挙動の変化等の不具合が回避できる。

ここで、好適には、前記クラッチ負荷判定値は、前記摩擦クラッチの押付力と、前記主駆動輪と前記副駆動輪との回転速度差との積に基づく値である。このため、前記摩擦クラッチにおける摩擦エネルギーが比較的に高くなる高負荷となるか、その高負荷が予測されるときには、前記副切替装置によって４ＷＤロック状態に切り替えられる。

本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両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。トランスファの概略構成を説明する断面図であって、高速側ギヤ段にて４ＷＤ走行状態とする為の態様を示す図である。トランスファの概略構成を説明する骨子図である。トランスファの概略構成を説明する断面図であって、低速側ギヤ段にて４ＷＤロック状態での４ＷＤ走行状態とする為の態様を示す図である。図２、図３、図４のトランスファに設けられた副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置を説明する断面図である。図５の第２ロックスリーブ駆動機構に設けられた押しピンによってロックスリーブがドライブギヤ側へ移動させられた状態を示す断面図である。ロックスリーブのカム溝に押しピンの先端部が係合させられた状態を示す斜視図である。図７を矢印VIII方向から見た図である。図８のIX-IX視断面図である。図１の車両を制御するための電子制御装置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１０の４ＷＤロック切替許可部において副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置による４ＷＤロック状態への切替許可を判定するマップを示す図である。図１の電子制御装置において、車両走行中に前輪駆動用クラッチへ負荷が大きくなりクラッチが損傷する可能性がある時において副切替装置すなわち第２ロックスリーブ駆動装置による４ＷＤロック状態への切替制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用される車両１０の概略構成を説明する図であると共に、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、駆動力源としてのエンジン１２、左右の前輪１４Ｌ，１４Ｒ（特に区別しない場合には前輪１４という）、左右の後輪１６Ｌ，１６Ｒ（特に区別しない場合には後輪１６という）、エンジン１２の動力を前輪１４と後輪１６とへそれぞれ伝達する動力伝達装置１８などを備えている。後輪１６は、２輪駆動（２ＷＤ）走行中及び４輪駆動（４ＷＤ）走行中のときに共に駆動輪となる主駆動輪である。前輪１４は、２ＷＤ走行中のときに従動輪となり且つ４ＷＤ走行中のときに駆動輪となる副駆動輪である。従って、車両１０は、前置エンジン後輪駆動（ＦＲ）をベースとする４輪駆動車両（４ＷＤ車）である。

動力伝達装置１８は、エンジン１２に連結された変速機（トランスミッション）２０、変速機２０に連結された前後輪動力分配装置である４輪駆動車両（４ＷＤ車）用トランスファ２２（以下、トランスファ２２という）、トランスファ２２にそれぞれ連結されたフロントプロペラシャフト２４及びリヤプロペラシャフト２６、フロントプロペラシャフト２４に連結された前輪用差動歯車装置２８、リヤプロペラシャフト２６に連結された後輪用差動歯車装置３０、前輪用差動歯車装置２８に連結された左右の前輪車軸３２Ｌ，３２Ｒ（特に区別しない場合には前輪車軸３２という）、後輪用差動歯車装置３０に連結された左右の後輪車軸３４Ｌ，３４Ｒ（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。このように構成された動力伝達装置１８において、変速機２０を介してトランスファ２２へ伝達されたエンジン１２の動力は、トランスファ２２から、リヤプロペラシャフト２６、後輪用差動歯車装置３０、後輪車軸３４等の後輪側の動力伝達経路を順次介して後輪１６へ伝達される。又、後輪１６側へ伝達されるエンジン１２の動力の一部は、トランスファ２２にて前輪１４側へ分配されて、フロントプロペラシャフト２４、前輪用差動歯車装置２８、前輪車軸３２等の前輪側の動力伝達経路を順次介して前輪１４へ伝達される。

前輪用差動歯車装置２８は、フロント側クラッチ３６を前輪車軸３２Ｒ側に（すなわち前輪用差動歯車装置２８と前輪１４Ｒとの間に）備えている。フロント側クラッチ３６は、前輪用差動歯車装置２８と前輪１４Ｒとの間の動力伝達経路を選択的に接続又は遮断する、電気的（電磁的）に制御される噛合式クラッチである。尚、フロント側クラッチ３６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２及び図３は、トランスファ２２の概略構成を説明する図であって、図２はトランスファ２２の断面図であり、図３はトランスファ２２の骨子図である。図２、図３において、トランスファ２２は、非回転部材としてのトランスファケース４０を備えている。トランスファ２２は、トランスファケース４０により回転可能に支持された入力軸４２および、第１の左右の駆動輪としての後輪１６へ動力を出力する後輪側出力軸４４と、第２の左右の駆動輪としての前輪１４へ動力を出力するスプロケット状のドライブギヤ４６と、入力軸４２の回転を変速して後輪側出力軸４４へ伝達する副変速機としてのハイロー切替機構４８と、後輪側出力軸４４からドライブギヤ４６すなわち前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達する伝達トルクを調整する前輪駆動用クラッチ（摩擦クラッチ）５０とを、共通の軸線Ｃ１回りに備えている。入力軸４２および後輪側出力軸４４は、相互に同心でそれぞれ回転可能に一対の第１支持ベアリング７１、７３を介してトランスファケース４０に支持されており、ドライブギヤ４６は、後輪側出力軸４４に相対回転可能に同心に第２支持ベアリング７５を介して支持されている。又、トランスファ２２は、トランスファケース４０内において、前輪側出力軸５２と、前輪側出力軸５２に一体的に設けられたスプロケット状のドリブンギヤ５４とを軸線Ｃ１に平行な共通の軸線Ｃ２回りに備え、更に、ドライブギヤ４６とドリブンギヤ５４との間に巻き掛けられた前輪駆動用チェーン５６と、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とを一体的に連結するドグクラッチとして４ＷＤロック機構５８とを備えている。

入力軸４２は、変速機２０の出力軸（不図示）に継手を介して連結されており、エンジン１２から変速機２０を介して入力された駆動力（トルク）によって回転駆動させられる。後輪側出力軸４４は、リヤプロペラシャフト２６に連結された主駆動軸である。ドライブギヤ４６は、後輪側出力軸４４回りに相対回転可能に設けられている。前輪側出力軸５２は、フロントプロペラシャフト２４に図示しない継手を介して連結された副駆動軸である。

このように構成されたトランスファ２２は、ドライブギヤ４６へ伝達するトルクを前輪駆動用クラッチ５０により調整して、変速機２０から伝達された動力を後輪１６のみへ伝達したり、或いは前輪１４にも分配する。又、トランスファ２２は、４ＷＤロック機構５８によりリヤプロペラシャフト２６とフロントプロペラシャフト２４との間の回転差を発生させない４ＷＤロック状態とそれらの間の回転差を許容する４ＷＤ非ロック状態とのいずれかに切り替える。又、トランスファ２２は、高速側ギヤ段（高速側変速段）Ｈ及び低速側ギヤ段（低速側変速段）Ｌの何れかを成立させて、変速機２０からの回転を変速して後段へ伝達する。つまり、トランスファ２２は、入力軸４２の回転をハイロー切替機構４８を介して後輪側出力軸４４へ伝達すると共に、前輪駆動用クラッチ５０を介した伝達トルクが零とされ且つ４ＷＤロック機構５８が解放された状態では、後輪側出力軸４４から前輪側出力軸５２への動力伝達は行われない一方で、前輪駆動用クラッチ５０を介してトルクが伝達されるか或いは４ＷＤロック機構５８が係合された状態では、後輪側出力軸４４からドライブギヤ４６、前輪駆動用チェーン５６、及びドリブンギヤ５４を介して前輪側出力軸５２への動力伝達が行われる。

具体的には、ハイロー切替機構４８は、シングルピニオン型の遊星歯車装置６０と、ハイロースリーブ６２とを備えている。遊星歯車装置６０は、入力軸４２に対して軸線Ｃ１回りの回転不能に連結されたサンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して略同心に配置され、トランスファケース４０に軸線Ｃ１回りの回転不能に連結されたリングギヤＲと、これらサンギヤＳ及びリングギヤＲに噛み合う複数のピニオンギヤＰを自転可能且つサンギヤＳ回りの公転可能に支持するキャリヤＣＡとを有している。よって、サンギヤＳの回転速度は入力軸４２に対して等速であり、キャリヤＣＡの回転速度は入力軸４２に対して減速される。このサンギヤＳの内周面にはハイ側ギヤ歯６４が固設されており、又、キャリヤＣＡにはハイ側ギヤ歯６４と同径のロー側ギヤ歯６６が固設されている。ハイ側ギヤ歯６４は、入力軸４２と等速の回転を出力する、高速側ギヤ段Ｈの成立に関与するスプライン歯である。ロー側ギヤ歯６６は、ハイ側ギヤ歯６４よりも低速側の回転を出力する、低速側ギヤ段Ｌの成立に関与するスプライン歯である。ハイロースリーブ６２は、後輪側出力軸４４に軸線Ｃ１と平行な方向の相対移動可能にスプライン嵌合されており、フォーク連結部６２ａと、フォーク連結部６２ａと隣接して一体的に設けられた、後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１と平行な方向への移動によってハイ側ギヤ歯６４とロー側ギヤ歯６６とにそれぞれ噛み合う外周歯６２ｂとを有している。ハイ側ギヤ歯６４と外周歯６２ｂとが噛み合うことで、入力軸４２の回転と等速の回転が後輪側出力軸４４へ伝達され、ロー側ギヤ歯６６と外周歯６２ｂとが噛み合うことで、入力軸４２の回転に対して減速された回転が後輪側出力軸４４へ伝達される。ハイ側ギヤ歯６４とハイロースリーブ６２とは、高速側ギヤ段Ｈを形成する高速側ギヤ段用クラッチとして機能し、ロー側ギヤ歯６６とハイロースリーブ６２とは、低速側ギヤ段Ｌを形成する低速側ギヤ段用クラッチとして機能する。

４ＷＤロック機構５８は、ドライブギヤ４６の内周面に固設されたロック歯６８と、後輪側出力軸４４に対してその軸線Ｃ１方向の移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて、その軸線Ｃ１方向の移動でドライブギヤ４６に形成されたロック歯６８に噛み合う外周歯７０ａが外周面に固設されたロックスリーブ（４ＷＤロック部材）７０とを備えている。トランスファ２２は、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合った４ＷＤロック機構５８の係合状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とが一体的に回転させられて、４ＷＤロック状態が形成される。

ハイロースリーブ６２は、入力軸４２に設けられた第１支持ベアリング７１に対して（より具体的には遊星歯車装置６０に対して）ドライブギヤ４６側の空間に設けられている。ロックスリーブ７０は、ハイロー切替機構４８とドライブギヤ４６との間の空間に、ハイロースリーブ６２と隣接して別体で設けられている。トランスファ２２は、ハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０との間に、それぞれに当接してハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０とを相互に離間させる側へ付勢する予圧状態の第１スプリング７２を備えている。トランスファ２２は、ドライブギヤ４６とロックスリーブ７０との間に、後輪側出力軸４４の凸部４４ａとロックスリーブ７０とに当接してロックスリーブ７０をロック歯６８から離す側へ付勢する予圧状態の第２スプリング７４を備えている。第１スプリング７２の付勢力は第２スプリング７４よりも大きく設定されている。凸部４４ａは、ドライブギヤ４６の径方向内側の空間においてロック歯６８側に突出して設けられた後輪側出力軸４４の鍔部である。ハイ側ギヤ歯６４は、軸線Ｃ１に平行な方向に見てロー側ギヤ歯６６よりもロックスリーブ７０から離れた位置に設けられている。ハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂは、ハイロースリーブ６２がロックスリーブ７０から離間する側（図２、３において左側）にてハイ側ギヤ歯６４に噛み合い、ハイロースリーブ６２がロックスリーブ７０に接近する側（図２、３において右側）にてロー側ギヤ歯６６に噛み合う。ロックスリーブ７０の外周歯７０ａは、ロックスリーブ７０がドライブギヤ４６に接近する側（図２、３において右側）にてロック歯６８に噛み合う。従って、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａは、ハイロースリーブ６２がロー側ギヤ歯６６と噛み合う位置にてロック歯６８に噛み合う。

前輪駆動用クラッチ５０は、後輪側出力軸４４に相対回転不能に連結されたクラッチハブ７６と、ドライブギヤ４６に相対回転不能に連結されたクラッチドラム７８と、クラッチハブ７６とクラッチドラム７８との間に介挿されこれらを選択的に断接する摩擦係合要素８０と、摩擦係合要素８０を押圧するピストン８２とを備える、湿式多板の摩擦クラッチである。前輪駆動用クラッチ５０は、後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１方向で、ドライブギヤ４６に対してハイロー切替機構４８とは反対側に後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１回りに配置されて、ドライブギヤ４６側に移動するピストン８２によって摩擦係合要素８０が押し付けられる。前輪駆動用クラッチ５０は、ピストン８２がドライブギヤ４６から軸線Ｃ１に平行な方向に離れる側である非押圧側（図２、３において右側）に移動させられて摩擦係合要素８０に当接しない状態では、解放状態となる。一方で、前輪駆動用クラッチ５０は、ピストン８２がドライブギヤ４６に軸線Ｃ１に平行な方向に近づく側である押圧側（図２、３において左側）に移動させられて摩擦係合要素８０に当接する状態では、ピストン８２の移動量によって伝達トルク（トルク容量）が調整され、解放状態、スリップ状態、又は係合状態となる。

トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０の解放状態且つロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合っていない４ＷＤロック機構５８の解放状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との間の動力伝達経路が遮断されて、変速機２０から伝達された動力を後輪１６のみへ伝達する。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０のスリップ状態または係合状態では、変速機２０から伝達された動力を前輪１４及び後輪１６のそれぞれに分配する。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０のスリップ状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との間の回転差動が許容されて、差動状態（４ＷＤ非ロック状態）が形成される。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０の係合状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とが一体的に回転させられて、４ＷＤロック状態が形成される。前輪駆動用クラッチ５０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０：１００〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。

トランスファ２２は、ハイロー切替機構４８、前輪駆動用クラッチ５０、及び４ＷＤロック機構５８を作動させる装置として、電動モータ８４と、電動モータ８４の回転運動を直線運動に変換するねじ機構８６と、ねじ機構８６の直線運動力をハイロー切替機構４８、前輪駆動用クラッチ５０、及び４ＷＤロック機構５８へそれぞれ伝達する伝達機構８８とを、更に備えている。すなわち、上記ハイロー切替機構７８、前輪駆動側クラッチ５０、４ＷＤロック機構５８、電動モータ８４、ねじ機構８６、伝達機構８８等は、４ＷＤロック機構５８におけるロックスリーブ７０による４ＷＤロック状態への切り替えと、前輪駆動側クラッチ５０による前輪１４すなわちドライブギヤ４６への伝達トルクの調整と、ハイロー切替機構７８による高速側ギヤ段Ｈと低速側ギヤ段Ｌとの切り替えと、を一つの電動モータ８４で行う主切替装置８９を構成している。

ねじ機構８６は、後輪側出力軸４４と同じ軸線Ｃ１回りに配置されており、トランスファ２２に備えられたウォームギヤ９０を介して電動モータ８４に間接的に連結された回転部材としてのねじ軸部材９２と、ねじ軸部材９２の回転に伴って軸線Ｃ１と平行な方向に移動可能にねじ軸部材９２に連結された直線運動部材としてのナット部材９４とを備えている。ねじ機構８６は、ねじ軸部材９２とナット部材９４が多数のボール９６を介して作動するボールねじである。ウォームギヤ９０は、電動モータ８４のモータシャフトと一体的に形成されたウォーム９８と、軸線Ｃ１回りに配置されてねじ軸部材９２と一体的に形成されたウォームホイール１００とを備えた歯車対である。例えばブラシレスモータである電動モータ８４の回転は、ウォームギヤ９０を介してねじ軸部材９２へ減速されて伝達される。ねじ機構８６は、ねじ軸部材９２に伝達された電動モータ８４の回転を、ナット部材９４の直線運動に変換する。

伝達機構８８は、ねじ軸部材９２の軸線Ｃ１と平行な軸線Ｃ３回りに設けられて、ナット部材９４に連結されたフォークシャフト１０２と、フォークシャフト１０２に固設されて、ハイロースリーブ６２に連結されたフォーク１０４とを備えている。伝達機構８８は、ねじ機構８６におけるナット部材９４の直線運動力を、フォークシャフト１０２、及びフォーク１０４を介してハイロー切替機構４８のハイロースリーブ６２へ伝達する。ハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０とは第１スプリング７２を介して相互に力が付与され、又、ロックスリーブ７０は第２スプリング７４を介して後輪側出力軸４４の凸部４４ａから力を付与されている。従って、伝達機構８８は、ねじ機構８６におけるナット部材９４の直線運動力を、ハイロースリーブ６２を介して４ＷＤロック機構５８のロックスリーブ７０へ伝達する。その為、第１スプリング７２及び第２スプリング７４は、伝達機構８８の一部を構成する。

トランスファ２２には、４ＷＤロック機構５８のロックスリーブ７０を電動モータ８４の出力により軸線Ｃ１方向に駆動させる第１ロックスリーブ駆動装置１０３が備えられている。第１ロックスリーブ駆動装置１０３には、電動モータ８４の回転運動を直線運動に変換するねじ機構８６であるボールネジと、そのボールネジの直線運動力をハイロースリーブ６２に伝達するフォークシャフト１０２およびフォーク１０４等の伝達機構８８と、そのフォーク１０４に連結されたハイロースリーブ６２と、ハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０との間において圧縮された状態で配設された第１スプリング７２と、ロックスリーブ７０と後輪側出力軸４４の凸部４４ａとの間において圧縮された状態で配設された第２スプリング７４とが備えられている。このように構成された第１ロックスリーブ駆動装置１０３では、電動モータ８４に出力によってねじ機構８６と伝達機構８８のフォークシャフト１０２およびフォーク１０４等とを介してハイロースリーブ６２がドライブギヤ４６側へ移動すなわちハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂがロー側ギヤ歯６６に噛み合あう位置へ移動させられると、ロックスリーブ７０は、第１ロックスリーブ駆動装置１０３から第１スプリング７２を介してドライブギヤ４６側へ向かう４ＷＤロック方向推力が作用される。これによって、ロックスリーブ７０は、その外周歯７０ａが第１スプリング７２よりも弱く設定された第２スプリング７４の付勢力に抗してドライブギヤ４６側へ移動させられ、ドライブギヤ４６のロック歯６８に噛み合わせられる。また、ハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂがロー側ギヤ歯６６に噛み合あっている状態から、電動モータ８４に出力によってねじ機構８６と伝達機構８８のフォークシャフト１０２およびフォーク１０４等とを介してハイロースリーブ６２がドライブギヤ４６から離れる側へ移動すなわちハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂがハイ側ギヤ歯６４に噛み合あう位置へ移動させられると、ロックスリーブ７０は、第２スプリング７４でドライブギヤ４６から離れる側へ向かう４ＷＤロック解除方向推力が作用される。これによって、ロックスリーブ７０は、その外周歯７０ａがドライブギヤ４６のロック歯６８から離れるように第２スプリング７４の付勢力によってドライブギヤ４６から離れる側に移動させられる。なお、第１ロックスリーブ駆動装置１０３は、前述した主切替装置８９の一部であり、第１ロックスリーブ駆動装置１０３によってロックスリーブ７０よる４ＷＤロック状態への切り替えが行われる。

ねじ機構８６は、前輪駆動用クラッチ５０に対してドライブギヤ４６とは反対側に配置されている。前輪駆動用クラッチ５０のピストン８２は、ねじ機構８６のナット部材９４とは軸線Ｃ１と平行な方向の相対移動不能且つ軸線Ｃ１回りの相対回転可能に連結されている。従って、ねじ機構８６におけるナット部材９４の直線運動力は、ピストン８２を介して前輪駆動用クラッチ５０の摩擦係合要素８０に伝達される。その為、ピストン８２は、ナット部材９４に連結された、前輪駆動用クラッチ５０の摩擦係合要素８０を押し付ける押付部材であり、伝達機構８８の一部を構成する部材として機能する。このように、伝達機構８８は、ねじ機構８６におけるナット部材９４の直線運動力を、前輪駆動用クラッチ５０の摩擦係合要素８０へ伝達する。

伝達機構８８は、ナット部材９４とフォークシャフト１０２とを連結する連結機構１０６を備えている。連結機構１０６は、軸線Ｃ３と平行な方向にフォークシャフト１０２と摺動可能に軸線Ｃ３回りに配置された、一端部に設けられた鍔どうしが相対する２つの鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂ、２つの鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂの間に介在させられた円筒状のスペーサ１１０、及びスペーサ１１０の外周側に予圧状態で配置された第３スプリング１１２と、２つの鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂを軸線Ｃ３と平行な方向に摺動可能に把持する把持部材１１４と、把持部材１１４とナット部材９４とを連結する連結部材１１６とを備えている。把持部材１１４は、鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂの鍔に当接することで鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂをフォークシャフト１０２上で摺動させる。鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂの鍔が共に把持部材１１４と当接した状態における鍔間の長さは、スペーサ１１０の長さよりも長くされている。従って、鍔が共に把持部材１１４と当接した状態は、第３スプリング１１２の付勢力によって形成される。

フォークシャフト１０２は、鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂの各々を軸線Ｃ３と平行な方向の離間不能とするストッパ１１８ａ，１１８ｂを、外周面に備えている。ストッパ１１８ａ，１１８ｂにより鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂが離間不能とされることで、伝達機構８８は、ナット部材９４の直線運動力を、フォークシャフト１０２、及びフォーク１０４を介してハイロー切替機構４８へ伝達することができる。

ロックスリーブ７０の外周歯７０ａは、フォークシャフト１０２がハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂをロー側ギヤ歯６６に噛み合わせる位置（以下、ローギヤ位置と称す）にてロック歯６８に噛み合う。前輪駆動用クラッチ５０の摩擦係合要素８０は、フォークシャフト１０２がハイロースリーブ６２の外周歯６２ｂをハイ側ギヤ歯６４に噛み合わせる位置（以下、ハイギヤ位置と称す）にてピストン８２によって押し付けられ、フォークシャフト１０２のローギヤ位置にてピストン８２によって押し付けられない。

フォークシャフト１０２のハイギヤ位置では、鍔付円筒部材１０８ａ，１０８ｂの鍔間の長さを、鍔が共に把持部材１１４と当接した状態での長さと、スペーサ１１０の長さとの間で変化させることができる。従って、連結機構１０６は、フォークシャフト１０２のハイギヤ位置のままで、前輪駆動用クラッチ５０の摩擦係合要素８０がピストン８２によって押し付けられる位置と押し付けられない位置との間で、ナット部材９４の軸線Ｃ１と平行な方向の移動を許容する。

トランスファ２２は、フォークシャフト１０２のハイギヤ位置を保持し、又、フォークシャフト１０２のローギヤ位置を保持するギヤ位置保持機構１２０を備えている。ギヤ位置保持機構１２０は、フォークシャフト１０２が摺動するトランスファケース４０の内周面に形成された収容孔１２２と、収容孔１２２に収容されたロックボール１２４と、収容孔１２２に収容されてロックボール１２４をフォークシャフト１０２側へ付勢するロック用スプリング１２６と、フォークシャフト１０２の外周面に形成された、フォークシャフト１０２のハイギヤ位置においてロックボール１２４の一部を受け入れる凹部１２８ｈ及びフォークシャフト１０２のローギヤ位置においてロックボール１２４の一部を受け入れる凹部１２８ｌとを備えている。ギヤ位置保持機構１２０により、その各ギヤ位置において電動モータ８４からの出力を停止してもフォークシャフト１０２の各ギヤ位置が保持される。

トランスファ２２は、フォークシャフト１０２のローギヤ位置を検出するローギヤ位置検出スイッチ１３０を備えている。ローギヤ位置検出スイッチ１３０は、例えばボール型の接触スイッチである。ローギヤ位置検出スイッチ１３０は、ローギヤ位置に移動したフォークシャフト１０２と接触する位置において、トランスファケース４０に形成された貫通孔１３２に固設される。ローギヤ位置検出スイッチ１３０によってローギヤ位置が検出されると、例えば低速側ギヤ段Ｌにて４ＷＤロック状態であることを運転者に知らせる為のインジケータが点灯される。

トランスファ２２には、図５および図６に示すように、主切替装置８９とは独立にロックスリーブ７０による４ＷＤロック状態へ切り替えが可能な副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４が備えられている。第２ロックスリーブ駆動装置１３４には、ロックスリーブ７０の外周面７０ｂに形成されたカム溝７０ｃに係合することによりロックスリーブ７０の回転に伴ってロックスリーブ７０をドライブギヤ４６側へ移動させる長手状の押しピン１３６と、押しピン１３６を軸線Ｃ１に直角な軸線Ｃ４方向に移動可能に収容する収容穴１３８ａを有し、トランスファケース４０に固定されたハウジング１３８と、ハウジング１３８の収容穴１３８ａ内において押しピン１３６のロックスリーブ７０側とは反対側の端部に固定された円板部材１４０と収容穴１３８ａの開口縁部１３８ｂとの間に圧縮された状態で配設され押しピン１３６をロックスリーブ７０に接近させる方向とは反対方向に付勢するコイル状のスプリング１４２と、押しピン１３６の軸線Ｃ４方向の移動を選択的に制御するソレノイド（アクチュエータ）１４４とが備えられている。また、第２ロックスリーブ駆動装置１３４は、ロックスリーブ７０の外周側に配設されており、上記第２ロックスリーブ駆動装置１３４がトランスファ２２内におけるロックスリーブ７０の外周側に形成された空きスペースに配設されるので、第２ロックスリーブ駆動装置１３４が備えられることによるトランスファ２２の大型化が好適に抑制される。

ソレノイド１４４には、図６に示すように、後述する電子制御装置（制御装置）２００（図１参照）から供給される駆動信号ＳｓによりＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替えられることによって軸線Ｃ４方向へ移動させられる軸状の軸部材１４４ａが備えられている。ソレノイド１４４がＯＮ状態の時には、軸部材１４４ａが押しピン１３６の円板部材１４０をハウジング１３８の収容穴１３８ａの開口縁部１３８ｂに接近する方向へ移動して、押しピン１３６の先端部１３６ａがスプリング１４２の付勢力に抗してロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに係合する。ソレノイド１４４がＯＦＦ状態の時には、図５に示すように、軸部材１４４ａが押しピン１３６の円板部材１４０をハウジング１３８の収容穴１３８ａの開口縁部１３８ｂから離間する方向へ移動して、押しピン１３６の先端部１３６ａがスプリング１４２の付勢力によってロックスリーブ７０のカム溝７０ｃから離間する方向へ戻される。

図７〜図９は、ロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに押しピン１３６の先端部１３６ａが係合された状態を示す図である。図７および図８に示すように、ロックスリーブ７０の外周面７０ｂのうちのドライブギヤ４６側には外周歯７０ａが形成されており、そのドライブギヤ４６とは反対側にはカム溝７０ｃが形成されている。ロックスリーブ７０の外周面７０ｂに形成されたカム溝７０ｃには、ドライブギヤ４６側に向かうに従って、ロックスリーブ７０の回転方向の溝幅Ｗが減少するように角度α１だけ傾斜した第１傾斜カム面７０ｄすなわち車両１０が前進走行時においてロックスリーブ７０の前進回転方向Ｒ１へ向かうにしたがってドライブギヤ４６側すなわちロックスリーブ７０の外周歯７０ａ側へ向かうように角度α１だけ傾斜した第１傾斜カム面７０ｄと、第１傾斜カム面７０ｄに隣接しロックスリーブ７０の前進回転方向Ｒ１へ向かうにしたがってドライブギヤ４６側とは反対側へ向かうように角度α２だけ傾斜した第２傾斜カム面７０ｅとが形成されている。また、図９に示すように、第１傾斜カム面７０ｄおよび第２傾斜カム面７０ｅは、ロックスリーブ７０の半径方向で外周ほどカム溝７０ｃの溝幅すなわち周方向の開口幅Ｗが大きくなるように角度βだけ傾斜している。

図７に示すようにロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに押しピン１３６の先端部１３６ａを係合させてカム溝７０ｃの第１傾斜カム面７０ｄに押しピン１３６の先端部１３６ａが当接させられると、図８に示すように、第１傾斜カム面７０ｄによって後輪側出力軸４４の回転トルクＴがロックスリーブ７０をドライブギヤ４６側へ移動させる推力Ｆ１に変換させられて、その推力Ｆ１によってロックスリーブ７０がドライブギヤ４６側に移動してロックスリーブ７０の外周歯７０ａがドライブギヤ４６のロック歯６８に噛み合う。また、車両１０が後進走行時には、ロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに押しピン１３６の先端部１３６ａが係合させられると、そのカム溝７０ｃの第２傾斜カム面７０ｅに押しピン１３６の先端部１３６ａが当接し、上記と同様に、後輪側出力軸４４の回転トルクＴがロックスリーブ７０をドライブギヤ４６側へ移動させる推力Ｆ１に変換させられる。なお、第１傾斜カム面７０ｄまたは第２傾斜カム面７０ｅによって回転トルクＴが推力Ｆ１に変換させられる変換式（１）は、以下のように示される。但し、角度α１および角度α２は、軸線Ｃ１と平行な直線Ｌ１と第１傾斜カム面７０ｄとの間の角度、および直線Ｌ１と第２傾斜カム面７０ｅとの間の角度であり、本実施例では角度α１および角度α２は同じ角度αである。
Ｆ１＝Ｔ／Ｒ２×（１／tanα）・・・（１）
ここでＲ２は、軸線Ｃ１から第１傾斜カム面７０ｄまたは第２傾斜カム面７０ｅと押しピン１３６の先端部１３６ａとが当接する点までの距離である。

また、ロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに押しピン１３６の先端部１３６ａを係合させて、そのカム溝７０ｃの第１傾斜カム面７０ｄに押しピン１３６の先端部１３６ａが当接させられると、図９に示すように、後輪側出力軸４４の回転トルクＴがロックスリーブ７０を介して押しピン１３６に作用し、押しピン１３６に第１傾斜カム面７０ｄの軸線Ｃ１に直交する面内の角度βによってカム溝７０ｃから離間する方向の力Ｆ２が発生する。また、車両１０が後進走行時には、ロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに押しピン１３６の先端部１３６ａが係合させられると、そのカム溝７０ｃの第２傾斜カム面７０ｅに押しピン１３６の先端部１３６ａが当接し、上記と同様に、後輪側出力軸４４の回転トルクＴによって押しピン１３６にカム溝７０ｃから離間する方向の力Ｆ２が発生する。

このように構成された第２ロックスリーブ駆動装置１３４では、車両１０が２輪駆動状態で前進走行中において、電子制御装置２００から供給される駆動信号Ｓｓによってソレノイド１４４がＯＮ状態に切り替えられると、軸部材１４４ａによって押しピン１３６がスプリング１４２の付勢力に抗してロックスリーブ７０のカム溝７０ｃに係合する。これによって、ロックスリーブ７０のカム溝７０ｃの第１傾斜カム面７０ｄに押しピン１３６の先端部１３６ａが当接させられて、第１傾斜カム面７０ｄによって後輪側出力軸４４の回転トルクＴがロックスリーブ７０をドライブギヤ４６側へ移動させる推力Ｆ１に変換させられ、その推力Ｆ１によってロックスリーブ７０がドライブギヤ４６側に移動してロックスリーブ７０の外周歯７０ａがドライブギヤ４６のロック歯６８に噛み合う。なお、図６は、押しピン１３６によってロックスリーブ７０がドライブギヤ４６側へ移動させられた状態を示す図である。

また、電子制御装置２００から供給される駆動信号Ｓｓによってソレノイド１４４がＯＦＦ状態に切り替えられると、図５に示すように、スプリング１４２の付勢力によって、押しピン１３６の先端部１３６ａがロックスリーブ７０のカム溝７０ｃから離間する方向へ戻される。そして、第２スプリング７４の付勢力によってロックスリーブ７０がドライブギヤ４６から離間する方向に移動させられる。

図１に戻り、車両１０には、例えば２ＷＤ状態と４ＷＤ状態とを切り替える車両１０の制御装置を含む電子制御装置２００が備えられている。電子制御装置２００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２００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２００には、図１に示すように、車両１０に備えられた各種センサ（例えばエンジン回転速度センサ２０２、モータ回転角度センサ２０４、各車輪速センサ２０６、アクセル開度センサ２０８、運転者の操作によって高速側ギヤ段Ｈを選択する為のＨレンジ選択スイッチ２１０、運転者の操作によって４ＷＤ状態を選択する為の４ＷＤ選択スイッチ２１２、運転者の操作によって４ＷＤロック状態を選択する為の４ＷＤロック選択スイッチ２１４、前輪駆動用クラッチ５０に充填されたオイルの油温Ｔoil（℃）を検出する油温センサ２１６、車速センサ２１８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、モータ回転角度θm、前輪１４Ｌ，１４Ｒ、及び後輪１６Ｌ，１６Ｒの各車輪速Ｎwfl，Ｎwfr，Ｎwrl，Ｎwrr、アクセル開度θacc、Ｈレンジ選択スイッチ２１０が操作されたことを示す信号であるＨレンジ要求Ｈon、４ＷＤ選択スイッチ２１２が操作されたことを示す信号である４ＷＤ要求4WDon、４ＷＤロック選択スイッチ２１４が操作されたことを示す信号であるLOCKon、前輪駆動用クラッチ５０のオイルの油温Ｔoil（℃）、車速Ｖ１（ｋｍ／ｈ）など）がそれぞれ供給される。電子制御装置２００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３６の状態を切り替える為の作動指令信号Ｓd、電動モータ８４の回転量を制御する為のモータ駆動指令信号Ｓm、第２ロックスリーブ駆動装置１３４に設けられたアクチュエータであるソレノイド１４４のＯＮ状態・ＯＦＦ状態を切り替える駆動信号Ｓｓなどが、エンジン１２の出力制御装置、フロント側クラッチ３６のアクチュエータ、電動モータ８４、トランスファ２２などへそれぞれ出力される。

図１０は、本実施例の車両１０のトランスファ２２を制御するための電子制御装置２００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。その図１０において、モード選択制御部２２０は、車両１０の走行状態や運転者の操作や前輪駆動用クラッチ５０の負荷状態によって複数のモード例えば後述するＨ４モード、Ｈ２モード、Ｌ４モード、Ｈ４Ｌモード等からモードを選択する。

なお、モード選択制御部２２０においてＨ４モードが選択されると、電子制御装置２００によって電動モータ８４の回転量が制御されることによりナット部材９４の移動量（ストローク）が制御されて、ハイロー切替機構４８において高速側ギヤ段Ｈが成立させられ、前輪駆動用クラッチ５０においてピストン８２が押圧側へ移動して摩擦係合要素８０に当接させられる。なお、上記Ｈ４モードは、車両１０において高速側ギヤ段Ｈで４輪駆動走行状態を達成させるモードであり、上記Ｈ４モードでは、車両１０の走行状態によって前輪駆動用クラッチ５０の伝達トルクが調整されて前輪１４と後輪１６とのトルク配分が０：１００〜５０：５０の間で変更される。

また、モード選択制御部２２０においてＨ２モードが選択されると、電子制御装置２００によって電動モータ８４の回転量が制御されることによりナット部材９４の移動量が制御されて、ハイロー切替機構４８において高速側ギヤ段Ｈが成立させられ、前輪駆動用クラッチ５０においてピストン８２が摩擦係合要素８０と当接しない非押圧側へ移動させられる。なお、上記Ｈ２モードは、車両１０において高速側ギヤ段Ｈで２輪駆動走行状態を達成させるモードであり、上記Ｈ２モードでは、電子制御装置２００によってフロント側クラッチ３６が解放状態に切り替えることができる。この場合、２ＷＤ走行中において、ドライブギヤ４６から前輪用差動歯車装置２８までの動力伝達経路を構成する各回転要素（ドライブギヤ４６、前輪駆動用チェーン５６、ドリブンギヤ５４、前輪側出力軸５２、フロントプロペラシャフト２４、前輪用差動歯車装置２８等）には、エンジン１２側からも前輪１４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を回転停止させ、前記各回転要素の連れ回りを防止し、走行抵抗を低減させることができる。

また、モード選択制御部２２０においてＬ４モードが選択されると、電子制御装置２００によって電動モータ８４の回転量が制御されることによりナット部材９４の移動量が制御されて、ハイロー切替機構４８において低速側ギヤ段Ｌが成立させられる共にロックスリーブ７０がロック歯６８に噛み合い４ＷＤロック状態に切り替えられる。なお、上記Ｌ４モードは、車両１０において低速側ギヤ段Ｌで４ＷＤロック状態での４輪駆動走行状態を達成させるモードである。

また、モード選択制御部２２０においてＨ４Ｌモードが選択されると、電子制御装置２００によって電動モータ８４の回転量が制御させられることによりナット部材９４の移動量が制御されて、ハイロー切替機構４８において高速側ギヤ段Ｈが成立させられ、電子制御装置２００によってソレノイド１４４がＯＮ状態に切り替えられて、副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４によってロックスリーブ７０がドライブギヤ４６側に移動しロックスリーブ７０がロック歯６８に噛み合い４ＷＤロック状態に切り替えられる。なお、上記Ｈ４Ｌモードは、車両１０において高速側ギヤ段Ｌで４ＷＤロック状態での４輪駆動走行状態を達成させるモードである。

図１０のモード判定部２２２は、電子制御装置２００において選択されているモードが複数のモードすなわちＨ４モード、Ｈ２モード、Ｌ４モード、Ｈ４Ｌモードのどれであるかを判定する。なお、上記Ｈ４モードまたは上記Ｈ２モードが選択されているかどうかは、電子制御装置２００において所定のサンプリングタイム（所定時間）毎にモータ回転角度センサ２０４から検出されるモータ回転角度θmに基いて算出される電動モータ８４の回転量すなわちナット部材９４の移動量（ストローク）から判定される。また、上記Ｌ４モードが選択されているかどうかは、ローギヤ位置検出スイッチ１３０から検出される信号によって判定される。また、上記Ｈ４Ｌモードが選択されているかどうかは、電子制御装置２００から第２ロックスリーブ駆動装置１３４に備えられたソレノイド１４４に供給される駆動信号Ｓｓによって判定される。なお、モード判定部２２２は、Ｈ２モードについては、モード選択制御部２２０から受信する情報によって、後述する前輪駆動用クラッチ５０の保護用に選択されたものか、それ以外で選択されたものかを判定できる。

図１０のクラッチ負荷判定部２２４は、前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められた負荷判定値Ｋ１以上であるか否か、すなわちクラッチが損傷する可能性があるか否かを判定する。例えば、クラッチ負荷判定部２２４では、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が予め定められた所定温度Ｔ１（℃）以上であると、前輪駆動用クラッチ５０の負荷が負荷判定値Ｋ１以上であると判定し、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が所定温度Ｔ１（℃）より低いと、前輪駆動用クラッチ５０の負荷が負荷判定値Ｋ１以上ではないと判定する。なお、所定温度Ｔ１（℃）は、前輪駆動用クラッチ５０が摩擦熱によって損傷する可能性が高まる予め実験等により求められた温度である。

なお、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）は、以下の式（１）〜式（３）を用いて算出される。但し、式（１）において、Ｔｃ^−１（℃）は電子制御装置２００でサンプリングタイム（所定時間）毎に繰り返し算出される算出サイクルにおいて前回の算出サイクルで算出された前輪駆動用クラッチ５０の推定温度（初期値は気温）であり、ΔＴｕ（℃）は前回の算出サイクルからの前輪駆動用クラッチ５０の推定温度上昇分であり、ΔＴｄ（℃）は前回の算出サイクルからの前輪駆動用クラッチ５０の推定温度低下分である。また、式（２）において、Ｐ１（Ｎ）は前輪駆動用クラッチ５０の押付力すなわち前輪駆動用クラッチ５０においてピストン８２が摩擦係合要素８０を押し付ける押付力であり、Ｖｓ（ｒｐｍ）は後輪１６と前輪１４との回転速度差（主駆動輪と副駆動輪との回転速度差）であり、Ｃｃ（ｃａｌ／℃）は前輪駆動用クラッチ５０の熱容量であり、右辺ｆ_１（Ｐ１，Ｖ１）は前輪駆動用クラッチ５０のスリップ回転数（回転速度差Ｖ）とそのスリップの時の押付力Ｐとの関数としてΔＴｕ（℃）を算出するために予め求められた実験式である。また、式（３）において、λは前輪駆動用クラッチ５０の熱伝達率であり、Ｓ１は前輪駆動用クラッチ５０の表面積であり、Ｔoil（℃）は前輪駆動用クラッチ５０に充填されたオイルの油温であり、右辺ｆ_２は、これをパラメータとしてΔＴｄ（℃）を求める実験式である。なお、上記式（１）〜式（３）において、変数である前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐ１（Ｎ）は電子制御装置２００から電動モータ８４に供給される駆動電流の大きさによって求められる。また、変数である前輪１４と後輪１６との回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）は、各車輪に設けられた車輪速センサ２０６から検出される車輪速Ｎwfl、Ｎwfr、Ｎwrl、Ｎwrrによって算出された前輪１４の平均車輪速（（Ｎwfl＋Ｎwfr）／２）と後輪１６の平均車輪速（（Ｎwrl＋Ｎwrr）／２）との回転速度差である。また、変数である前輪駆動用クラッチ５０のオイルの油温Ｔoil（℃）は油温センサ２１６によって検出される。
Ｔｃ＝Ｔｃ^−１＋ΔＴｕ−ΔＴｄ・・・（１）
ΔＴｕ＝ｆ_１（Ｐ１，Ｖ１）／Ｃｃ・・・（２）
ΔＴｄ＝ｆ_２（λ、（Ｓ１×（Ｔｃ^−１−Ｔoil））・・・（３）

また、クラッチ負荷判定部２２４は、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したか否かを判定する。例えば、上記式（１）から同様に求められた前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が予め定められた前記所定温度Ｔ１より低い所定温度Ｔ２（℃）以下であると、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したと判定する。あるいは、後述する前輪駆動用クラッチ５０のクラッチ保護制御が開始されてからの経過時間が所定時間ｔ１（sec）を超えることによって、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したと判定することができる。なお、上記クラッチ保護制御とは、前輪駆動用クラッチ５０からの摩擦熱の発生を抑制して前輪駆動用クラッチ５０の損傷を防止させる制御であり、走行中にＨ４ＬモードまたはＨ２モードを選択する制御である。

図１０の４ＷＤロック切替許可部２２６は、モード判定部２２２で電子制御装置２００において選択されているモードがＨ４モードであると判定され、且つ、クラッチ負荷判定部２２４で前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値Ｋ１以上であると判定されると、電子制御装置２００で選択されているＨ４モードからＨ４Ｌモードへの切り替えを許可するか否かを判定する。４ＷＤロック切替許可部２２６では、車速Ｖ１（ｋｍ／ｈ）が予め定められた車速判定値Ｖ１ｃ（ｋｍ／ｈ）以下且つ前輪１４と後輪１６との回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）が予め定められた回転速度差判定値Ｖｓ１（ｒｐｍ）以下である時に、すなわち車速Ｖ１および回転速度差Ｖｓが図１１に示すマップのロック切替可能領域ＳＡの範囲内である時に、Ｈ４Ｌモードへの切り替えすなわち副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４による４ＷＤロック状態への切り替えを許可する。なお、上記車速判定値Ｖ１ｃ（ｋｍ／ｈ）は、４ＷＤロック状態へ切り替えられた時において走行中で車両挙動の変化等の不具合が起こらない、予め実験等によって求められた最大車速である。また、上記回転速度差判定値Ｖｓ１（ｒｐｍ）は、４ＷＤロック状態へ切り替えられた時において発進で車両挙動の変化等の不具合が起こらない、予め実験等によって求められた最大回転速度差である。

図１０のモード選択制御部２２０は、４ＷＤロック切替許可部２２６でＨ４Ｌモードへの切り替えを許可すると判定されると、Ｈ４Ｌモードを選択する。また、モード選択制御部２２０は、４ＷＤロック切替許可部２２６でＨ４Ｌモードへの切り替えを許可しないと判定されると、Ｈ２モードを選択する。これによって、Ｈ２モードが選択されることにより、前輪駆動用クラッチ５０においてピストン８２による摩擦係合要素８０の押付けが禁止される。また、モード選択制御部２２０は、モード判定部２２２で電子制御装置２００において選択されているモードがＨ４Ｌモードか、または前輪駆動用クラッチ５０の保護用に選択されたＨ２モードであると判定され、且つ、クラッチ負荷判定部２２４で前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したと判定されると、Ｈ４Ｌモードまたは上記Ｈ２モードを解除して、通常モードを選択する。なお、上記通常モードとは、車両の走行状態や運転者の操作によって複数のモード例えばＨ４モード、Ｈ２モード、Ｌ４モード等から選択されたモードであり、前記クラッチ保護制御を行っていないモードである。

図１０の表示制御部２２８は、４ＷＤロック切替許可部２２６でＨ４Ｌモードへの切り替えを許可すると判定されると、車両１０内に設けられた図示しない表示装置にＨ４Ｌモードへ切り替えることおよびＨ４Ｌモードであることを運転者に示す警告表示１を表示する。また、表示制御部２２８は、４ＷＤロック切替許可部２２６でＨ４Ｌモードへの切り替えを許可しないと判定されると、車両１０内に設けられた図示しない表示装置にＨ２モードすなわち２輪駆動状態へ切り替えることおよびＨ２モードであることを運転者に示す警告表示２を表示する。また、表示制御部２２８は、クラッチ負荷判定部２２４で前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したと判定されると、前記表示装置の警告表示１または警告表示２の表示を中止し、通常モードへ移行することを運転者に示す表示を行う。

図１２は、電子制御装置２００において、車両走行中に前輪駆動用クラッチ５０へ負荷が大きくなりクラッチが損傷する可能性がある時において副切替装置すなわち第２ロックスリーブ駆動装置１３４による４ＷＤロック状態への切替制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。

先ず、モード判定部２２２の機能に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、クラッチ保護制御中であるか否か、すなわち、Ｈ４Ｌモードが選択されているか、または前輪駆動用クラッチ５０の保護用にＨ２モードが選択されているか否かが判定される。このＳ１の判定が否定される場合には、モード判定部２２２の機能に対応するＳ２において、Ｈ４モードであるか否かが判定される。このＳ２の判定が否定される場合にはリターンされるが、このＳ２の判定が肯定される場合には、クラッチ負荷判定部２２４の機能に対応するＳ３が実行される。上記Ｓ３では、前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値Ｋ１以上であるか否か例えばクラッチが損傷する可能性があるか否かが判定される。このＳ３の判定が肯定される場合には、４ＷＤロック切替許可部２２６の機能に対応するＳ４が実行される。上記Ｓ３の判定が否定される場合にはリターンされる。

上記Ｓ４の判定が肯定される場合すなわち走行状態がＨ４Ｌモードへの切り替えを許容できる場合には、表示制御部２２８の機能に対応するＳ５と、モード選択制御部２２０の機能に対応するＳ６とが順次実行される。上記Ｓ５では、図示しない表示装置にＨ４Ｌモードへの切り替えとＨ４Ｌモードであることを運転者に示す警告表示１が表示される。上記Ｓ６では、Ｈ４Ｌモードへ切り替えられ、副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４を用いて４ＷＤロック状態へ切り替えられる。

上記Ｓ４の判定が否定される場合すなわち走行状態がＨ４Ｌモードへの切り替えを許容できない場合には、表示制御部２２８の機能に対応するＳ７と、モード選択制御部２２０の機能に対応するＳ８とが順次実行される。上記Ｓ７では、図示しない表示装置にＨ２モードへの切り替えとＨ２モードであることを運転者に示す警告表示２が表示される。上記Ｓ８では、Ｈ２モードが選択され、前輪駆動用クラッチ５０においてピストン８２が摩擦係合要素８０と当接しない非押圧側へ移動させられてピストン８２による摩擦係合要素８０の押付けが禁止される。

上記Ｓ１の判定が肯定される場合すなわちクラッチ保護制御中である場合には、クラッチ負荷判定部２２４の機能に対応するＳ９が実行され、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したか否かを判定する。前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性が十分低下したか否かの判定は、前述のように、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）やクラッチ保護制御開始後の経過時間に基いて行われる。上記Ｓ９の判定が否定される場合は、リターンされる。上記Ｓ９の判定が肯定される場合には、表示制御部２２８の機能に対応するＳ１０が実行され、図示しない表示装置の警告表示１または警告表示２の表示を中止させる。また、通常モードへ移行することを運転者に示す表示を行う。その後、モード選択制御部２２０の機能に対応するＳ１１で、Ｈ４ＬモードまたはＨ２モード（クラッチの押し付け禁止）が解除される。

このように構成された電子制御装置２００によれば、Ｈ４モードが選択されている時において、例えば前輪駆動用クラッチ５０のスリップによる摩擦熱によって上記Ｓ３でクラッチの負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値Ｋ１以上でクラッチが損傷する可能性があると判定され、且つ、上記Ｓ４で走行状態が車速Ｖ１（ｋｍ／ｈ）が車速判定値Ｖ１以下且つ回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）が回転速度差判定値Ｖｓ１以下であると判定されると、上記Ｓ６でＨ４Ｌモードに切り替えられる。これにより、副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４によって４ＷＤロック状態に切り替えられるので、前輪駆動用クラッチ５０からの摩擦熱の発生が防止され前輪駆動用クラッチ５０の損傷が防止させられる。さらに、第２ロックスリーブ駆動装置１３４によって４ＷＤロック状態へ切り替えられた時において、発進や走行中での車両挙動の変化等の不具合が回避される。

また、Ｈ４モードが選択されている時において、例えば前輪駆動用クラッチ５０のスリップによる摩擦熱によって上記Ｓ２でクラッチの負荷がクラッチ負荷判定値Ｋ１以上でクラッチが損傷する可能性があると判定され、且つ、上記Ｓ４で走行状態が車速Ｖ１（ｋｍ／ｈ）が車速判定値Ｖ１より大きいまたは回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）が回転速度差判定値Ｖｓ１より大きいと判定されると、上記Ｓ８でＨ２モードが選択される。このため、Ｈ４Ｌモードを選択して発進や走行中で車両挙動の変化等の不具合が発生する可能性がある場合には、ピストン８２による摩擦係合要素８０の押し付けが禁止されるＨ２モードが選択されるので、前輪駆動用クラッチ５０からの摩擦熱の発生が防止され前輪駆動用クラッチ５０の損傷が防止させられる。

上述のように、本実施例によれば、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が所定温度Ｔ１（℃）以上となって前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値Ｋ１以上となり、且つ、車速Ｖ１（ｋｍ／ｈ）が車速判定値Ｖ１ｃ（ｋｍ/ｈ）以下且つ回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）が回転速度差判定値Ｖｓ１（ｒｐｍ）以下であるときに、副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４による４ＷＤロック状態への切り替えを許可する４ＷＤロック切替許可部２２６を含む。このため、４ＷＤロック切替許可部２２６によって、車速Ｖ１（ｋｍ/ｈ）が車速判定値Ｖ１ｃ（ｋｍ/ｈ）より高い高速走行時や回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）が回転速度差判定値Ｖｓ１（ｒｐｍ）より高い急発進時には、第２ロックスリーブ駆動装置１３４による４ＷＤロック状態への切り替えが許可されないので、第２ロックスリーブ駆動装置１３４によって４ＷＤロック状態に切り替えられたことによる発進や走行中での車両挙動の変化等の不具合が回避できる。

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、前述の実施例において、ねじ機構８６としてボールねじを例示したが、この態様に限らない。例えば、ねじ機構８６は、電動モータ８４の回転運動を直線運動に変換する変換機構であれば良く、単純なボルトの軸とナットとを組み合わせたような機構であっても良い。具体的には、ねじ機構８６は、すべりねじなどであっても良い。すべりねじの場合には、ボールねじと比較して回転運動を直線運動に変換する機械効率が低くされるが、前輪駆動用クラッチ５０へ高い推力を付与することができたり、ハイロー切替機構４８の作動に必要なストロークを得ることができるという、一定の効果は得られる。

また、前述の実施例では、ねじ機構８６はウォームギヤ９０を介して電動モータ８４に間接的に連結されたが、この態様に限らない。例えば、ねじ機構８６のねじ軸部材９２と電動モータ８４とは、ウォームギヤ９０を介すことなく直接的に連結されても良い。具体的には、ねじ軸部材９２と電動モータ８４とは、電動モータ８４のモータシャフトに設けられたピニオンとねじ軸部材９２に形成されたギヤ歯とが噛み合うように、直接的に連結されてもよい。

また、前述の実施例では、トランスファ２２が適用される車両１０としてＦＲをベースとする４輪駆動車両を例示したが、これに限らない。例えば、トランスファ２２が適用される車両１０は、前置エンジン前輪駆動（ＦＦ）をベースとする４輪駆動車両であっても良い。又、前輪駆動用クラッチ５０は、多板のクラッチであったが、単板のクラッチであっても本発明は適用され得る。又、トランスファ２２は、ギヤ位置保持機構１２０やローギヤ位置検出スイッチ１３０を備えなくても良い。

また、前述の実施例において、駆動力源として例示したエンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。又、駆動力源としては、例えば電動機等の他の原動機を単独で或いはエンジン１２と組み合わせて採用することもできる。又、変速機２０は、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、又は公知の手動変速機である。又、フロント側クラッチ３６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３６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、又は、摩擦クラッチなどであってもよい。

図１０のクラッチ負荷判定部２２４では、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が予め定められた所定温度Ｔ１（℃）以上、すなわち前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められた負荷判定値Ｋ１以上であると、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性があると判定していた。例えば、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）の上昇率（前回の算出サイクルで算出された推定温度Ｔｃ（℃）からの上昇率）を考慮して前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が所定温度Ｔ１（℃）以上となると予測されると、すなわち前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められた負荷判定値Ｋ１以上となると予測される時に、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性があると判定してもよい。

また、図１０のクラッチ負荷判定部２２４では、前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐ（Ｎ）と回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積が所定値以上であると、前輪駆動用クラッチ５０の負荷が予め定められた負荷判定値Ｋ１以上であると判定しても良い。また、前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐ（Ｎ）と回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積の上昇率（前回の算出サイクルで算出された前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐ（Ｎ）と回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積からの上昇率）を考慮して、前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐ（Ｎ）と回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積が所定値以上となると予測されると、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性があると判定しても良い。これによって、前輪駆動用クラッチ５０における摩擦エネルギーが比較的に高くなる高負荷となるか、その高負荷が予測されるときには、副切替装置である第２ロックスリーブ駆動装置１３４によって４ＷＤロック状態に切り替えられる。

また、クラッチ負荷判定値２２４では、例えば、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が予め定められた所定温度Ｔ１（℃）以上であるか、または、前輪駆動用クラッチ５０の推定温度Ｔｃ（℃）が予め定められた所定温度Ｔ１（℃）以上となると予測されるか、または、前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐと回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積が所定値以上であるか、または、前輪駆動用クラッチ５０の押付力Ｐと回転速度差Ｖｓ（ｒｐｍ）との積が所定値以上となると予測されるか、の４つの判定で少なくとも１つでも肯定される時に、前輪駆動用クラッチ５０が損傷する可能性があると判定してもよい。

また、前述の実施例では、前輪用差動歯車装置２８は、フロント側クラッチ３６を前輪車軸３２Ｒ側に備えており、２輪駆動走行中において、ドライブギヤ４６から前輪用差動歯車装置２８までの動力伝達経路を構成する各回転要素には、エンジン１２側からも前輪１４側からも回転動力が伝達されず、そ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るものであったが、フロント側クラッチ３６を備えず、２輪駆動走行中において、各回転要素を回転停止させることがない４輪駆動車両に適用されても構わない。

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。

１４Ｌ、１４Ｒ：前輪（副駆動輪）
１６Ｌ、１６Ｒ：後輪（主駆動輪）
２２：トランスファ（４ＷＤ車用トランスファ）
５０：前輪駆動用クラッチ（摩擦クラッチ）
７０：ロックスリーブ（４ＷＤロック部材）
８４：電動モータ
８９：主切替装置
１３４：第２ロックスリーブ駆動装置（副切替装置）
２００：電子制御装置（制御装置）
２２４：クラッチ負荷判定部
２２６：４ＷＤロック切替許可部
Ｋ１：クラッチ負荷判定値
Ｖ１：車速
Ｖ１ｃ：車速判定値
Ｖｓ：回転速度差
Ｖｓ１：回転速度差判定値

Claims

４ＷＤロック部材による４ＷＤロック状態への切り替えと摩擦クラッチによる副駆動輪への伝達トルクの調整とを１つの電動モータで行う主切替装置と、前記主切替装置とは独立に前記４ＷＤロック部材を４ＷＤロック状態へ切り替えが可能な副切替装置とを備える４ＷＤ車用トランスファの、制御装置であって、
前記摩擦クラッチの負荷が予め定められたクラッチ負荷判定値以上となるか、または前記クラッチ負荷判定値以上となると予測され、且つ、車速が予め定められた車速判定値以下且つ主駆動輪と副駆動輪との回転速度差が予め定められた回転速度差判定値以下であるときに、前記副切替装置による４ＷＤロック状態への切り替えを許可する４ＷＤロック切替許可部を含むことを特徴とする４ＷＤ車用トランスファの制御装置。