WO2012035994A1 - 四輪駆動車及びその制御装置 - Google Patents

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wheel
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drive
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雅博 洞口
大野　明浩
将貴 三田
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株式会社ジェイテクト
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Definitions

  • the present invention relates to a four-wheel drive vehicle including a drive force transmission system that distributes the drive force of a drive source to main drive wheels and auxiliary drive wheels, and a control device thereof.
  • the four-wheel drive vehicle described in Patent Document 1 has a torque coupling capable of changing the torque transmission capacity on the rear wheel side of the propeller shaft, and can intermittently transmit torque between the output shaft of the transfer and the propeller shaft. It has a switching mechanism such as a dog clutch.
  • a switching mechanism such as a dog clutch.
  • the wheel may slip when the vehicle starts. This slip is particularly likely to occur during two-wheel drive in which torque is transmitted only to the main drive wheels. When slip occurs in the two-wheel drive state, it is effective to suppress the slip by distributing torque to the auxiliary drive wheel side and reducing the torque transmitted to one wheel.
  • the differential rotation between the input / output members of the dog clutch provided in the torque transmission path toward the auxiliary drive wheel is large, and the dog clutch cannot be immediately engaged. In order to engage the dog clutch even in such a situation, it is necessary to provide a large-capacity sync mechanism that synchronizes the rotation between the input and output members of the dog clutch.
  • one of the objects of the present invention is that even when a slip occurs when the vehicle is started in a two-wheel drive state, the torque can be quickly transmitted to the auxiliary drive wheel to which the torque is transmitted via the meshing clutch. And a four-wheel drive vehicle and its control device.
  • the present invention provides a four-wheel drive vehicle and a control device therefor according to the following modes.
  • a drive source that generates torque as a drive force of the vehicle, a drive force transmission system that transmits the torque of the drive source to the main drive wheel and the auxiliary drive wheel, a recess provided in the drive force transmission system, Whether the friction coefficient of the road surface is lower than a predetermined value based on the meshing clutch capable of transmitting torque to the auxiliary drive wheel side by engagement with the convex portion and the index value related to the friction coefficient of the road surface
  • a control unit that generates a control signal for engaging the meshing clutch before starting when the determination unit determines that the friction coefficient of the road surface is lower than a predetermined value.
  • a four-wheel drive vehicle A four-wheel drive vehicle.
  • the control unit further includes an adjustment clutch provided on the upstream side or the downstream side in the torque transmission direction of the meshing clutch in the driving force transmission system and capable of adjusting the torque transmitted to the auxiliary driving wheel side.
  • an adjustment clutch provided on the upstream side or the downstream side in the torque transmission direction of the meshing clutch in the driving force transmission system and capable of adjusting the torque transmitted to the auxiliary driving wheel side.
  • a drive source that generates torque as a drive force of the vehicle, a drive force transmission system that transmits the torque of the drive source to the main drive wheel and the auxiliary drive wheel, a recess provided in the drive force transmission system, Mounted on a four-wheel drive vehicle equipped with a meshing clutch capable of transmitting torque to the auxiliary drive wheel side by engagement with a convex part, and based on an index value related to the friction coefficient of the road surface, A determination unit that determines whether or not the friction coefficient is lower than a predetermined value, and when the determination unit determines that the friction coefficient of the road surface is lower than the predetermined value, the engagement clutch is engaged before starting.
  • a control device for a four-wheel drive vehicle comprising: a control unit that generates a control signal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a four-wheel drive vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the driving force transmission device and its peripheral portion according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a configuration example of the meshing clutch according to the embodiment of the present invention and its peripheral part, and
  • FIG. 3B is an explanation schematically showing the meshing part of the meshing clutch in the released state.
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by the ECU control apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a four-wheel drive vehicle.
  • the four-wheel drive vehicle 101 includes an engine 102 as a drive source that generates torque that is a driving force of the four-wheel drive vehicle 101, a transmission 103 that changes the output of the engine 102, and a pair of It has front wheels 104L, 104R, a pair of rear wheels 105L, 105R, and a driving force transmission system 106 that transmits the torque of the engine 102 to the front wheels 104L, 104R and the rear wheels 105L, 105R.
  • the front wheels 104L and 104R are examples of main drive wheels to which the torque of the engine 102 is always transmitted during travel
  • the rear wheels 105L and 105R are examples of auxiliary drive wheels to which necessary torque is transmitted according to the travel state. is there.
  • the driving force transmission system 106 includes a front differential 120, a meshing clutch 130, a propeller shaft 140, and a rear differential 150.
  • the output torque of the front differential 120 is transferred to the front wheels 104L and 114L via the left and right drive shafts 114L and 114R.
  • 104R is configured to transmit the output torque of the rear differential 150 to the rear wheels 105L and 105R via the left and right drive shafts 115L and 115R, respectively.
  • the driving force transmission system 106 is provided with a driving force transmission device 160 between the rear differential 150 and the left drive shaft 115L.
  • the front differential 120 includes a differential case 20 that is rotated by torque output from the transmission 103, a pinion shaft 21 that is held by the differential case 20, a pair of pinion gears 22 and 22 that are rotatably supported by the pinion shaft 21, and a pinion gear 22. , 22 and a pair of side gears 23L, 23R meshing with a gear axis orthogonal to each other. Further, the front differential 120 distributes torque from the left side gear 23L to the left front wheel 104L via the left drive shaft 114L, and distributes torque from the right side gear 23R to the right front wheel 104R via the right drive shaft 114R. It is configured as follows.
  • the mesh clutch 130 includes a first tooth portion 31 fixed to the outer peripheral portion of the differential case 20 of the front differential 120 so as not to rotate relative to the differential case 20, and a second tooth portion fixed to non-rotatable relative to a ring gear 41a described later. 32 and a cylindrical sleeve 33 that can move forward and backward along the rotational axis direction of the differential case 20.
  • the meshing clutch 130 connects the first tooth portion 31 and the second tooth portion 32 so as to be able to transmit torque by moving the cylindrical sleeve 33 in one direction, and moves the sleeve 33 in the other direction.
  • the first tooth portion 31 and the second tooth portion 32 are configured to be disconnected. The detailed configuration of the meshing clutch 130 will be described later.
  • a ring gear 41a having a bevel gear that rotates integrally with the second tooth portion 32 of the meshing clutch 130, and a bevel gear that meshes with the ring gear 41a and is fixed to one end of the propeller shaft 140.
  • a first gear mechanism 41 including a pinion gear 41b is provided.
  • a ring gear 42a having a bevel gear fixed to a differential case 50 (described later) of the rear differential 150, and an umbrella fixed to the other end of the propeller shaft 140 are engaged with the ring gear 42a.
  • a second gear mechanism 42 including a pinion gear 42b having a gear is provided.
  • the rear differential 150 includes a differential case 50 that is rotated by torque transmitted through the propeller shaft 140, a pinion shaft 51 that is held by the differential case 50, and a pair of pinion gears 52 and 52 that are rotatably supported by the pinion shaft 51. And a pair of side gears 53L and 53R which mesh with the pinion gears 52 and 52 with their gear axes orthogonal to each other.
  • the left side gear 53L is connected to an intermediate shaft 54 disposed between the driving force transmission device 160 and the left side gear 53L so as not to be relatively rotatable.
  • the right side gear 53R is connected to the right drive shaft 115R so as to rotate at a constant speed.
  • the driving force transmission device 160 includes a multi-plate clutch 7 and a pressing mechanism 8 that presses the multi-plate clutch 7 with a variable pressing force, and intermediate torque corresponding to the pressing force of the multi-plate clutch 7 by the pressing mechanism 8 is intermediate.
  • the shaft 54 is configured to transmit to the left drive shaft 115L. A detailed configuration of the driving force transmission device 160 will be described later.
  • the four-wheel drive vehicle 101 is also equipped with an ECU (Electronic Control Unit) 9 as a control device.
  • the ECU 9 includes a detection device 90 that outputs a signal for estimating the friction coefficient of the road surface, a first speed detector 91 that detects the rotational speed of the differential case 20 of the front differential 120, and a ring gear 41a of the first gear mechanism 41.
  • a second speed detector 92 for detecting the rotation speed of the driving force transmission device 160 and a driving circuit 93 for supplying a current for driving the pressing mechanism 8 of the driving force transmission device 160 are connected.
  • the ECU 9 includes a storage device 9a having a storage element such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and a CPU (Central Processing) that operates according to a control program 9a 1 stored in the storage device 9a. And a control device 9b configured to include (Unit). Controller 9b operates in accordance with the control program 9a 1, a determination section 9b 1 and dog clutch 130 determines the road surface friction coefficient whether lower than a predetermined value based on the output signal of the detection device 90 driven It functions as a control unit 9b 2 that generates a control signal for controlling the force transmission device 160.
  • a storage device 9a having a storage element such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and a CPU (Central Processing) that operates according to a control program 9a 1 stored in the storage device 9a.
  • a control device 9b configured to include (Unit). Controller 9b operates in accordance with the control program 9a 1, a determination section 9b 1
  • the drive circuit 93 receives a control signal from the ECU 9 (control unit 9b 2 ) and supplies a current to an electromagnetic coil (described later) constituting the pressing mechanism 8.
  • the drive circuit 93 includes a current output circuit based on, for example, PWM (Pulse Width Modulation) control, and can continuously adjust the amount of current supplied to the pressing mechanism 8 to a value corresponding to a control signal from the ECU 9.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the driving force transmission system 106 transmits torque from the side gears 23L and 23R of the front differential 120 to the front wheels 104L and 104R via the left and right drive shafts 114L and 114R.
  • a driving force transmission device 160 is provided to the left rear wheel 105L from the differential case 20 of the front differential 120 through the mesh clutch 130, the first gear mechanism 41, the propeller shaft 140, the second gear mechanism 42, and the rear differential 150. Torque is transmitted to the right rear wheel 105R via the right drive shaft 115R via the left drive shaft 115L.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the driving force transmission device 160 and its peripheral part.
  • the driving force transmission device 160 is housed in a differential carrier 151 together with the rear differential 150 and has a bottomed cylindrical outer housing 60 connected to the intermediate shaft 54 so as not to rotate relative to the intermediate shaft 54.
  • a clutch 7 and a pressing mechanism 8 are provided.
  • the outer housing 60 is connected to a flange 54a of the intermediate shaft 54 at the outer peripheral surface of the bottom so as to rotate integrally with the intermediate shaft 54.
  • a spline portion 60 a having a plurality of spline teeth extending in the axial direction is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the outer housing 60, and an opening end portion thereof is closed by an annular rear housing 61.
  • the rear housing 61 includes a first element 61a made of a magnetic material fixed in a relatively non-rotatable manner to the opening of the outer housing 60 by fixing means such as screwing or welding, and a nonmagnetic material fixed inside the first element 61a. It has the ring-shaped 2nd element 61b which consists of material, and the 3rd element 61c which consists of a magnetic material fixed inside the 2nd element 61b.
  • a cylindrical inner shaft 64 that is coaxially supported with the outer housing 60 and supported so as to be relatively rotatable is disposed on the inner peripheral portion of the outer housing 60.
  • a spline portion 64 a having a plurality of spline teeth extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the inner shaft 64 in a region facing the spline portion 60 a of the outer housing 60.
  • the inner shaft 64 has a shaft-like member 56 having an outer ring 56a of a constant velocity joint to which one end of a left drive shaft 115L (shown in FIG. 1) is slidably connected to an inner peripheral surface thereof. Spline fitting is impossible.
  • the multi-plate clutch 7 is configured by alternately arranging a plurality of annular outer clutch plates 71 and a plurality of annular inner clutch plates 72 in the axial direction.
  • a plurality of protrusions that engage with the spline portion 60 a of the outer housing 60 are formed on the outer peripheral edge of the outer clutch plate 71.
  • a plurality of protrusions that engage with the spline portion 64 a of the inner shaft 64 are formed on the inner peripheral edge of the inner clutch plate 72.
  • the pressing mechanism 8 is juxtaposed in the axial direction with the multi-plate clutch 7, and includes an electromagnetic coil 80, a yoke 81 made of a magnetic material that supports the electromagnetic coil 80, an annular first cam member 82, and a first cam member 82.
  • An annular second cam member 84 disposed opposite to the first cam member 82 and a spherical cam follower 83 interposed between the first cam member 82 and the second cam member 84 are configured.
  • the electromagnetic coil 80 is disposed with the rear housing 61 interposed between the electromagnetic coil 80 and the first cam member 82, and is configured to draw the first cam member 82 toward the rear housing 61 by a magnetic force generated by energization.
  • the second cam member 84 is disposed such that one side surface in the axial direction is opposed to the inner clutch plate 72 disposed closest to the pressing mechanism 8 among the plurality of inner clutch plates 72 of the multi-plate clutch 7 and has an inner circumference. A part of the surface has a plurality of protrusions engaged with the spline part 64a of the inner shaft 64. Therefore, the second cam member 84 is restricted in relative rotation with respect to the inner shaft 64 and can move in the axial direction.
  • first cam member 82 and the second cam member 84 On the opposing surfaces of the first cam member 82 and the second cam member 84, cam surfaces having inclined surfaces formed so as to change the axial depth along the circumferential direction are formed, and a plurality of cam followers are formed. 83 is arranged to roll along both the cam surfaces. Further, the first cam member 82 is biased so as to approach each other by a disc spring 85 and the second cam member 84 is biased by a disc spring 86.
  • the first cam member 82 frictionally slides with the rear housing 61 by the magnetic force of the electromagnetic coil 80, the first cam member 82 receives a rotational force from the rear housing 61, and the rotational force causes the first cam member 82 to The second cam member 84 rotates relative to the second cam member 84. Due to this relative rotation, the cam follower 83 rolls on the cam surfaces of the first cam member 82 and the second cam member 84 to generate an axial thrust, and the second cam member 84 receiving this thrust causes the multi-plate clutch 7 to rotate. Press.
  • the pressing force of the multi-plate clutch 7 is adjusted by controlling the current supplied to the electromagnetic coil 80. It is possible to adjust the torque transmitted through the multi-plate clutch 7. That is, the multi-plate clutch 7 is an example of an adjustment clutch that can adjust the torque transmitted to the rear wheels 105L and 105R.
  • the first cam member 82 When the energization of the electromagnetic coil 80 is interrupted, the first cam member 82 is separated from the rear housing 61 by the spring force of the disc spring 85, and the first cam member 82 is rotated relative to the second cam member 84. The thrust in the axial direction disappears and the second cam member 84 moves away from the multi-plate clutch 7 by the spring force of the disc spring 86.
  • the torque transmitted to the left side gear 53L of the rear differential 150 is transmitted to the left rear wheel 105L via the shaft-like member 56 and the left drive shaft 115L so as to be intermittently connected by the driving force transmission device 160.
  • the right rear wheel 105 ⁇ / b> R is provided with torque transmitted to the right side gear 53 ⁇ / b> R of the rear differential 150, and a shaft-like member 55 that is connected to the side gear 53 ⁇ / b> R so as not to be relatively rotatable, and one end of the shaft-like member 55. It is transmitted via the right drive shaft 115R that is swingably connected to the outer ring 55a of the constant velocity joint.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the meshing clutch 130 and its peripheral portion
  • FIG. 3B is an explanatory diagram schematically illustrating the meshing portion of the meshing clutch 130 in the opened state.
  • the meshing clutch 130 includes the first tooth portion 31 fixed to the differential case 20 of the front differential 120 so as not to rotate relative thereto, the second tooth portion 32 fixed to the ring gear 41a so as not to rotate relative thereto, It has a cylindrical sleeve 33 that can move forward and backward along the rotational axis direction of the differential case 20, and further includes an actuator 30 that moves the sleeve 33 forward and backward.
  • the actuator 30 includes an electromagnetic actuator that moves a movable iron core by a magnetic force generated by energizing a magnetic excitation coil, for example.
  • the first tooth portion 31 is an annular shape through which the drive shaft 114R connected to the right front wheel 104R is inserted on the inner peripheral side thereof, and a plurality of spline teeth 31a formed along the rotation axis O of the differential case 20 on the outer peripheral surface. have.
  • the second tooth portion 32 is formed in a cylindrical shape through which the drive shaft 114 ⁇ / b> R is inserted on the inner peripheral side, and can be relatively rotated coaxially with the first tooth portion 31. Further, the second tooth portion 32 has a plurality of spline teeth 32 a formed along the rotation axis O of the differential case 20 on the outer peripheral surface thereof.
  • the sleeve 33 has a cylindrical shape supported on the outer peripheral side of the first tooth portion 31 and the second tooth portion 32 so as to be axially movable on the same axis as the first tooth portion 31 and the second tooth portion 32. is there.
  • a plurality of spline teeth 33 a that can mesh with the plurality of spline teeth 31 a of the first tooth portion 31 and the plurality of spline teeth 32 a of the second tooth portion 32 are formed on the inner peripheral surface of the sleeve 33. Between the adjacent spline teeth 33a, a recess is formed in which the spline teeth 31a and 32a as the protrusions engage.
  • a tapered portion formed in a tapered shape is provided at the tip of each of the spline teeth 31a, 32a and the spline teeth 33a in order to facilitate the engagement thereof.
  • a recess 33b formed in an annular shape along the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the sleeve 33, and one end of a moving member 34 that moves the sleeve 33 in the axial direction is formed in the recess 33b. It is slidably engaged. The other end of the moving member 34 is fitted to the shaft 30 a of the actuator 30.
  • the actuator 30 moves the shaft 30a forward and backward in a direction parallel to the rotational axis O of the differential case 20 according to a control signal from the ECU 9 (shown in FIG. 1), and accordingly, the moving member 34 and the sleeve 33 move along the rotational axis O.
  • the meshing clutch 130 is not provided with a so-called synchro mechanism for synchronizing the rotation of the first tooth portion 31 and the second tooth portion 32.
  • gear part 32 In an open state where the plurality of spline teeth 33a of the sleeve 33 mesh with the plurality of spline teeth 32a of the second tooth portion 32 and do not mesh with the plurality of spline teeth 31a of the first tooth portion 31, the first tooth portion 31 and the 2nd tooth
  • gear part 32 are relatively rotatable. Further, in a connected state where the plurality of spline teeth 33 a of the sleeve 33 mesh with the plurality of spline teeth 31 a of the first tooth portion 31 and the plurality of spline teeth 32 a of the second tooth portion 32, the first tooth portion 31. And the second tooth portion 32 are connected so as not to be relatively rotatable.
  • the electromagnetic coil 80 is energized to transmit torque by the driving force transmission device 160, and the sleeve 33 of the mesh clutch 130 is connected to the first tooth portion 31 and the second tooth portion 31.
  • the differential case 20 of the front differential 120 and the propeller shaft 140 are connected together by meshing with the tooth portion 32. Thereby, the torque of the engine 102 is transmitted to the front wheels 104L, 104R and the rear wheels 105L, 105R.
  • the energization to the electromagnetic coil 80 is stopped to cut off the torque transmission by the driving force transmission device 160 and the connection between the differential case 20 and the propeller shaft 140 by the meshing clutch 130 is released.
  • the driving force transmission device 160 By blocking the torque transmission by the driving force transmission device 160, the connection between the drive shaft 115L of the left rear wheel 105L and the intermediate shaft 54 is released, and accordingly, the torque is not transmitted to the right rear wheel 105R. This is due to a general characteristic that when one output shaft of the differential device idles, torque is not transmitted to the other output shaft.
  • the amount of current supplied to the electromagnetic coil 80 is gradually increased and the torque of the rear wheels 105L and 105R is applied to the propeller shaft 140 by the driving force transmission device 160.
  • the propeller shaft 140 is rotated. Thereafter, the rotational speed of the propeller shaft 140 increases, the rotational speed of the differential case 20 of the front differential 120 detected by the first speed detector 91, and the first gear mechanism 41 detected by the second speed detector 92.
  • the meshing clutch 130 is connected.
  • the torque of the rear wheels 105L and 105R is transmitted to the propeller shaft 140 via the driving force transmission device 160 as described above, and the propeller shaft 140 is rotated to rotate the mesh clutch 130.
  • the meshing clutch 130 cannot be synchronized in this way because the rear wheels 105L and 105R are not rotating when starting. Therefore, in the present embodiment, the problem described when a slip occurs at the start is solved by the control described below.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the control device 9b of ECU9 runs as the determination unit 9b 1 and the control section 9b 2.
  • a two-wheel drive drive mode is selected and a predetermined process start condition is satisfied, for example, the ignition of the four-wheel drive vehicle 101 or the start of the engine 102 is detected. When it starts.
  • the determination unit 9b 1 receives the output signal of the detection device 90 (shown in FIG. 1), and based on this output signal, whether or not the friction coefficient of the road surface is lower than a predetermined value, that is, whether or not the road surface is low ⁇ . Is determined (S10).
  • a device capable of outputting information on index values related to the friction coefficient of the road surface can be applied. More specifically, for example, an outside air temperature sensor that detects outside air temperature, an intake air temperature sensor that detects the intake air temperature of the engine 102, a vibration sensor that detects vibration caused by water droplets such as rain hitting the windshield, and the presence or absence of the operation of the wiper
  • a device that detects a phenomenon that may affect the coefficient of friction between the wheel and the road surface such as a sensor to detect or a camera that detects a road surface condition with an image, can be used as the detection device 90.
  • the determination unit 9b 1 determines whether or not the road surface is low ⁇ by comparing the index value related to the friction coefficient of the road surface received from the detection device 90 with a predetermined threshold value.
  • Control unit 9b 2 when the road surface by the processing at step S10 of the determination unit 9b 1 is judged to be low ⁇ (S10: Yes), sends an operation command signal to the dog clutch 130 (S11).
  • the meshing clutch 130 receives this operation command signal, and meshes the plurality of spline teeth 33 a of the sleeve 33 with the plurality of spline teeth 31 a of the first tooth portion 31 and the plurality of spline teeth 32 a of the second tooth portion 32. Then, the actuator 30 moves the sleeve 33 in the direction of arrow A (shown in FIGS. 3A and 3B). Thereby, the meshing clutch 130 is engaged, and the differential case 20 of the front differential 120 and the propeller shaft 140 are coupled so as to transmit torque. This connection is performed before the four-wheel drive vehicle 101 starts.
  • the controller 9b 2 determines whether or not at least one of the front wheels 104L and 104R is slipping based on the wheel speed detection signal of the wheel speed sensor provided corresponding to each of the front wheels 104L and 104R. Determine (S12).
  • the slip detection of the front wheels 104L and 104R is performed, for example, when the rotational acceleration of the front wheels 104L and 104R is larger than a predetermined threshold or when the wheel speed difference between one wheel speed of the front wheels 104L and 104R and the other wheel speed is predetermined. This can be done by determining that at least one of the front wheels 104L, 104R has slipped, such as when it is greater than the threshold.
  • Control unit 9b 2 is a front wheel 104L in the process in step S12, if at least one of 104R is determined to be slipping (S12: Yes), with the driving circuit 93, the electromagnetic coil 80 of the pressing mechanism 8 A current supply instruction signal for energization is transmitted (S13).
  • This current supply instruction signal includes information indicating the amount of current to be supplied to the electromagnetic coil 80.
  • the drive circuit 93 adjusts the supply current by, for example, PWM control so that the coil current having the amount of current indicated by the current supply instruction signal is supplied to the electromagnetic coil 80.
  • the controller 9b 2 repeatedly performs the slip determination at step S12 at a predetermined cycle, and continues to output the current supply instruction signal to the drive circuit 93 if the slip state has not converged.
  • the control unit 9b 2 is a front wheel 104L slip determination in step S12, if the 104R is determined not slipping (S12: No), the CPU executes the processing of the normal control (S14).
  • control for increasing the current supplied to the electromagnetic coil 80 according to the difference between the average rotational speed of the front wheels 104L and 104R and the average rotational speed of the rear wheels 105L and 105R, and electromagnetic control according to the accelerator operation by the driver. Control for increasing the current supplied to the coil 80 is performed. If it is determined that the road surface is not low ⁇ in the low ⁇ determination process in step S10 by the determination unit 9b 1 (S10: No), the control unit 9b 2 performs low ⁇ start control in steps S11 to S13. The process of normal control (S14) is executed without.
  • the control unit 9b 2 determines the engagement clutch 130 before the four-wheel drive vehicle 101 starts.
  • An operation command signal as a first control signal for engaging is generated (S11).
  • S12 After that, when the four-wheel drive vehicle 101 starts moving, slip occurs on the front wheels 104L and 104R (S12: Yes).
  • a current supply instruction signal as a second control signal for increasing the coil current supplied to the pressing mechanism 8 of the force transmission device 160 is generated.
  • the driving force transmission device 160 is provided on the downstream side (rear wheel side) in the torque transmission direction of the meshing clutch 130, but conversely, the driving force transmission device 160 is torque of the meshing clutch 130. You may provide in the transmission direction upstream (drive source side). Even with such a configuration, when the road surface is low ⁇ , the meshing clutch 130 is connected before starting. Therefore, when slip occurs, the slip is suppressed by increasing the torque transmission amount of the driving force transmission device 160. Thus, the vehicle can be started easily.
  • the pressing mechanism 8 is configured to generate thrust by the cam mechanism.
  • the present invention is not limited to this, and the multi-plate clutch 7 is pressed by hydraulic or electric motor torque.
  • the pressing mechanism 8 may be configured to do this.
  • one driving force transmission device 160 is provided corresponding to the left rear wheel 105L.
  • two driving force transmission devices corresponding to the left rear wheel 105L and the right rear wheel 105R, respectively. 160 may be provided.
  • a bevel gear type gear mechanism that does not have a differential function of transmitting torque transmitted through the propeller shaft 140 to each driving force transmission device 160 can be used.
  • one driving force transmission device 160 may be disposed between the differential case 50 of the rear differential 150 and the propeller shaft 140.
  • outer ring 60 ... outer housing, 60a ... Spline part, 61 ... Rear housing, 61a ... First element, 61b ... Second element, 61c ... Third element, 64 ... Inner shaft, 4a ... Spline part, 71 ... Outer clutch plate, 72 ... Inner clutch plate, 80 ... Electromagnetic coil, 81 ... Yoke, 82 ... First cam member, 82a, 84a ... Cam groove, 83 ... Cam follower, 84 ... Second cam member DESCRIPTION OF SYMBOLS 90 ... Detection apparatus, 91 ... 1st speed detector, 92 ... 2nd speed detector, 93 ... Drive circuit, 101 ... Four-wheel drive vehicle, 102 ...

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Abstract

　四輪自動車は、車両の駆動力となるトルクを発生する駆動源と、駆動源のトルクを主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する駆動力伝達系と、駆動力伝達系に設けられ、凹部と凸部との係合により補助駆動輪側にトルクを伝達することが可能な噛み合いクラッチを備える。更に、路面の摩擦係数に関連する指標値に基づいて、路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部と、判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に噛み合いクラッチの係合を行わせる制御信号を発生する制御部とを備える。

Description

四輪駆動車及びその制御装置
　本発明は、駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に配分する駆動力伝達系を備えた四輪駆動車及びその制御装置に関する。
　従来、駆動源の駆動力を前輪側には常時伝達し、後輪側にはトルク伝達容量を変更可能なトルクカップリングを介して車両の走行状態に応じた必要な駆動力を伝達する四輪駆動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の四輪駆動車は、プロペラシャフトの後輪側にトルク伝達容量を変更可能なトルクカップリングを有すると共に、トランスファの出力軸とプロペラシャフトとの間のトルク伝達を断続可能なドグクラッチ等の切り替え機構を有している。そして、前輪のみを駆動する２輪駆動時には、プロペラシャフトの前段及び後段でトルク伝達を遮断することで、２輪駆動の走行中にプロペラシャフトを回転させないようにし、プロペラシャフトの回転に伴う摺動抵抗やオイルの撹拌抵抗を削減して燃費を向上し得るように構成されている。
特開２０１０－４８３３１公報
　ところで、路面の摩擦係数が低い場合には、車両の発進時において車輪がスリップする場合がある。このスリップは、特に主駆動輪のみにトルクを伝達する２輪駆動時に発生しやすい。２輪駆動状態でスリップが発生すると、補助駆動輪側にもトルクを配分し、一つの車輪に伝達されるトルクを低減することでスリップを抑えることが有効である。しかし、主駆動輪のみがスリップした状態では、補助駆動輪側へのトルク伝達経路に設けられたドグクラッチの入出力部材間の差動回転が大きく、直ちにドグクラッチを噛み合わせることができない。このような状況でもドグクラッチを噛み合わせるためには、ドグクラッチの入出力部材間の回転を同期させる大容量のシンクロ機構を備える必要があった。
　そこで本発明の目的の一つは、２輪駆動状態での車両の発進時にスリップが発生した場合でも、噛み合いクラッチを介してトルクが伝達される補助駆動輪に速やかにトルクを伝達することが可能な四輪駆動車及びその制御装置を提供することである。
　本発明は、上記課題を解決するために、以下の態様の四輪駆動車及びその制御装置を提供する。
［１］車両の駆動力となるトルクを発生する駆動源と、前記駆動源のトルクを主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する駆動力伝達系と、前記駆動力伝達系に設けられ、凹部と凸部との係合により前記補助駆動輪側にトルクを伝達することが可能な噛み合いクラッチと、路面の摩擦係数に関連する指標値に基づいて、路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部と、前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる制御信号を発生する制御部とを備えた四輪駆動車。
［２］前記駆動力伝達系における前記噛み合いクラッチのトルク伝達方向上流側又は下流側に設けられ、前記補助駆動輪側に伝達されるトルクを調整可能な調整クラッチをさらに備え、前記制御部は、前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる第１の制御信号を発生し、発進時において前記主駆動輪にスリップが発生したとき、前記調整クラッチに前記補助駆動輪側に伝達されるトルクを増大させる第２の制御信号を発生する前記［１］に記載の四輪駆動車。
［３］車両の駆動力となるトルクを発生する駆動源と、前記駆動源のトルクを主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する駆動力伝達系と、前記駆動力伝達系に設けられ、凹部と凸部との係合により前記補助駆動輪側にトルクを伝達することが可能な噛み合いクラッチとを備えた四輪駆動車に搭載され、路面の摩擦係数に関連する指標値に基づいて、路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部と、前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる制御信号を発生する制御部とを備えた四輪駆動車の制御装置。
　本発明の一態様によれば、２輪駆動状態での車両の発進時にスリップが発生した場合でも、噛み合いクラッチを介してトルクが伝達される補助駆動輪に速やかにトルクを伝達することが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置及びその周辺部の構成例を示す断面図である。 図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る噛み合いクラッチ及びその周辺部の構成例を示す断面図で図３（ｂ）は、開放状態における噛み合いクラッチの噛み合い部を模式的に示す説明図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るＥＣＵの制御装置が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。
［実施の形態］
　図１は四輪駆動車の構成例を示す概略図である。この四輪駆動車１０１は、図１に示すように、四輪駆動車１０１の駆動力となるトルクを発生する駆動源としてのエンジン１０２と、エンジン１０２の出力を変速するトランスミッション１０３と、一対の前輪１０４Ｌ，１０４Ｒと、一対の後輪１０５Ｌ，１０５Ｒと、エンジン１０２のトルクを前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達する駆動力伝達系１０６とを有している。前輪１０４Ｌ，１０４Ｒは、走行時にエンジン１０２のトルクが常に伝達される主駆動輪の一例であり、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒは、走行状態に応じて必要なトルクが伝達される補助駆動輪の一例である。
　駆動力伝達系１０６は、フロントディファレンシャル１２０と、噛み合いクラッチ１３０と、プロペラシャフト１４０と、リヤディファレンシャル１５０とを有し、フロントディファレンシャル１２０の出力トルクを左右のドライブシャフト１１４Ｌ,１１４Ｒを介して前輪１０４Ｌ，１０４Ｒに、リヤディファレンシャル１５０の出力トルクを左右のドライブシャフト１１５Ｌ,１１５Ｒを介して後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに、それぞれ伝達するように構成されている。また、駆動力伝達系１０６には、リヤディファレンシャル１５０と左側のドライブシャフト１１５Ｌとの間に、駆動力伝達装置１６０が設けられている。
　フロントディファレンシャル１２０は、トランスミッション１０３から出力されるトルクによって回転するデフケース２０と、デフケース２０に保持されたピニオンシャフト２１と、ピニオンシャフト２１に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ２２，２２と、ピニオンギヤ２２，２２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ２３Ｌ，２３Ｒとを有している。また、フロントディファレンシャル１２０は、左側のサイドギヤ２３Ｌから左側のドライブシャフト１１４Ｌを介して左前輪１０４Ｌにトルクを配分し、右側のサイドギヤ２３Ｒから右側のドライブシャフト１１４Ｒを介して右前輪１０４Ｒにトルクを配分するように構成されている。
　噛み合いクラッチ１３０は、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の外周部にデフケース２０と相対回転不能に固定された第１の歯部３１と、後述するリングギヤ４１ａと相対回転不能に固定された第２の歯部３２と、デフケース２０の回転軸方向に沿って進退移動可能な筒状のスリーブ３３とを有している。この噛み合いクラッチ１３０は、筒状のスリーブ３３の一方向への移動によって第１の歯部３１と第２の歯部３２とをトルク伝達可能に連結し、スリーブ３３の他方向への移動によって第１の歯部３１と第２の歯部３２との連結を解除するように構成されている。この噛み合いクラッチ１３０の詳細な構成については後述する。
　プロペラシャフト１４０の前輪側には、噛み合いクラッチ１３０の第２の歯部３２と一体に回転する傘歯車を有するリングギヤ４１ａと、このリングギヤ４１ａに噛み合い、プロペラシャフト１４０の一端に固定された傘歯車を有するピニオンギヤ４１ｂとを備える第１のギヤ機構４１が設けられている。
　また、プロペラシャフト１４０の後輪側には、リヤディファレンシャル１５０のデフケース５０（後述）に固定された傘歯車を有するリングギヤ４２ａと、このリングギヤ４２ａに噛み合い、プロペラシャフト１４０の他端に固定された傘歯車を有するピニオンギヤ４２ｂとを備える第２のギヤ機構４２が設けられている。
　リヤディファレンシャル１５０は、プロペラシャフト１４０を介して伝達されるトルクによって回転するデフケース５０と、デフケース５０に保持されたピニオンシャフト５１と、ピニオンシャフト５１に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ５２，５２と、ピニオンギヤ５２，５２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ５３Ｌ，５３Ｒとを有している。左側のサイドギヤ５３Ｌは、駆動力伝達装置１６０と左側のサイドギヤ５３Ｌとの間に配置された中間シャフト５４に相対回転不能に連結されている。また、右側のサイドギヤ５３Ｒは、右側のドライブシャフト１１５Ｒと等速で回転するように連結されている。
　駆動力伝達装置１６０は、多板クラッチ７と、この多板クラッチ７を押圧力可変に押圧する押圧機構８とを有し、押圧機構８による多板クラッチ７の押圧力に応じたトルクを中間シャフト５４から左側のドライブシャフト１１５Ｌ側に伝達するように構成されている。この駆動力伝達装置１６０の詳細な構成については後述する。
　四輪駆動車１０１はまた、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）９を搭載している。ＥＣＵ９には、路面の摩擦係数を推定するための信号を出力する検出装置９０、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の回転速度を検出する第１の速度検出器９１、第１のギヤ機構４１のリングギヤ４１ａの回転速度を検出する第２の速度検出器９２、及び駆動力伝達装置１６０の押圧機構８を駆動するための電流を供給する駆動回路９３が接続されている。
　ＥＣＵ９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子を有して構成される記憶装置９ａと、記憶装置９ａに記憶された制御プログラム９ａ1に従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）を有して構成される制御装置９ｂとを有している。制御装置９ｂは、制御プログラム９ａ1に従って動作することにより、検出装置９０の出力信号に基づいて路面摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部９ｂ1、及び噛み合いクラッチ１３０と駆動力伝達装置１６０を制御する制御信号を発生する制御部９ｂ2として機能する。
　駆動回路９３は、ＥＣＵ９（制御部９ｂ2）からの制御信号を受け、押圧機構８を構成する電磁コイル（後述）に電流を供給する。この駆動回路９３は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による電流出力回路を備え、押圧機構８に供給する電流量をＥＣＵ９からの制御信号に応じた値に連続的に調整可能である。
　以上の構成により、駆動力伝達系１０６は、フロントディファレンシャル１２０のサイドギヤ２３Ｌ，２３Ｒから左右のドライブシャフト１１４Ｌ,１１４Ｒを介して前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにトルクを伝達する。また、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０から噛み合いクラッチ１３０、第１のギヤ機構４１、プロペラシャフト１４０、第２のギヤ機構４２、リヤディファレンシャル１５０を介して、左後輪１０５Ｌには駆動力伝達装置１６０を介在させて左側のドライブシャフト１１５Ｌにより、右後輪１０５Ｒには右側のドライブシャフト１１５Ｒにより、それぞれトルクを伝達する。
　図２は、駆動力伝達装置１６０及びその周辺部の構成例を示す断面図である。駆動力伝達装置１６０は、リヤディファレンシャル１５０と共にデフキャリア１５１に収容され、中間シャフト５４に相対回転不能に連結された有底円筒状のアウタハウジング６０を有し、このアウタハウジング６０の内部に多板クラッチ７及び押圧機構８を備えている。
　アウタハウジング６０は、中間シャフト５４と一体に回転するように、その底部の外周面が中間シャフト５４のフランジ５４ａに連結されている。また、アウタハウジング６０の円筒部の内周面には軸方向に延びる複数のスプライン歯を有するスプライン部６０ａが形成され、その開口端部は環状のリヤハウジング６１によって閉塞されている。
　リヤハウジング６１は、螺着や溶接等の固定手段によってアウタハウジング６０の開口部に相対回転不能に固定された磁性材料からなる第１エレメント６１ａと、第１エレメント６１ａの内側に固定された非磁性材料からなるリング状の第２エレメント６１ｂと、第２エレメント６１ｂの内側に固定された磁性材料からなる第３エレメント６１ｃとを有している。
　アウタハウジング６０の内周部には、アウタハウジング６０と同軸上で相対回転可能に支持された円筒状のインナシャフト６４が配置されている。インナシャフト６４の外周面には、アウタハウジング６０のスプライン部６０ａと対向する領域に、軸方向に延びる複数のスプライン歯を有するスプライン部６４ａが形成されている。また、インナシャフト６４には、その内周面に、左側のドライブシャフト１１５Ｌ（図１に示す）の一端が揺動可能に連結される等速ジョイントの外輪５６ａを有する軸状部材５６が相対回転不能にスプライン嵌合されている。
　多板クラッチ７は、環状の複数のアウタクラッチプレート７１と、同じく環状の複数のインナクラッチプレート７２とを軸方向に交互に配置して構成されている。アウタクラッチプレート７１の外周縁には、アウタハウジング６０のスプライン部６０ａに係合する複数の突起が形成されている。また、インナクラッチプレート７２の内周縁には、インナシャフト６４のスプライン部６４ａに係合する複数の突起が形成されている。この構成により、アウタクラッチプレート７１はアウタハウジング６０に対して、またインナクラッチプレート７２はインナシャフト６４に対して、それぞれ相対回転が規制され、かつ軸方向移動可能である。
　押圧機構８は、多板クラッチ７と軸方向に並置され、電磁コイル８０と、電磁コイル８０を支持する磁性材料からなるヨーク８１と、環状の第１カム部材８２と、第１カム部材８２に対向して配置された環状の第２カム部材８４と、第１カム部材８２及び第２カム部材８４の間に介在する球状のカムフォロア８３とを有して構成されている。
　電磁コイル８０は、第１カム部材８２との間にリヤハウジング６１を挟んで配置され、通電により発生する磁力によって第１カム部材８２をリヤハウジング６１側に引き寄せるように構成されている。
　第２カム部材８４は、軸方向の一側面が多板クラッチ７の複数のインナクラッチプレート７２のうち、最も押圧機構８に近く配置されたインナクラッチプレート７２に対向して配置され、かつ内周面の一部にインナシャフト６４のスプライン部６４ａに係合する複数の突起を有している。従って、第２カム部材８４は、インナシャフト６４に対して相対回転が規制され、かつ軸方向移動可能である。
　第１カム部材８２及び第２カム部材８４のそれぞれの対向面には、周方向に沿って軸方向の深さが変化するように形成された傾斜面を有するカム面が形成され、複数のカムフォロア８３がこの両カム面に沿って転動するように配置されている。また、第１カム部材８２は皿ばね８５により、また第２カム部材８４は皿ばね８６により、相互に接近するように付勢されている。
　上記構成により、第１カム部材８２が電磁コイル８０の磁力によってリヤハウジング６１と摩擦摺動すると、第１カム部材８２がリヤハウジング６１から回転力を受け、この回転力によって第１カム部材８２と第２カム部材８４とが相対回転する。この相対回転によってカムフォロア８３が第１カム部材８２及び第２カム部材８４のカム面を転動することで軸方向の推力が発生し、この推力を受けた第２カム部材８４が多板クラッチ７を押圧する。
　第１カム部材８２がリヤハウジング６１から受ける回転力は電磁コイル８０の磁力の強さに応じて変化するので、電磁コイル８０に供給する電流を制御することによって多板クラッチ７の押圧力を調整可能であり、ひいては多板クラッチ７を介して伝達されるトルクを調整可能である。すなわち、この多板クラッチ７は、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒ側に伝達されるトルクを調整可能な調整クラッチの一例である。
　また、電磁コイル８０への通電を遮断すると、皿ばね８５のばね力によって第１カム部材８２がリヤハウジング６１から離間し、第１カム部材８２が第２カム部材８４と相対回転する回転力を受けなくなるので、軸方向の推力が消滅し、皿ばね８６のばね力によって第２カム部材８４が多板クラッチ７から離れる方向に移動する。
　以上の構成により、左後輪１０５Ｌには、リヤディファレンシャル１５０の左側のサイドギヤ５３Ｌに伝達されたトルクが駆動力伝達装置１６０によって断続可能に軸状部材５６及び左側のドライブシャフト１１５Ｌを介して伝達される。また、右後輪１０５Ｒには、リヤディファレンシャル１５０の右側のサイドギヤ５３Ｒに伝達されたトルクが、このサイドギヤ５３Ｒに相対回転不能に連結された軸状部材５５、及び軸状部材５５の一端に設けられた等速ジョイントの外輪５５ａに揺動可能に連結された右側のドライブシャフト１１５Ｒを介して伝達される。
　図３（ａ）は、噛み合いクラッチ１３０及びその周辺部の構成例を示す断面図であり、図３（ｂ）は、開放状態における噛み合いクラッチ１３０の噛み合い部を模式的に示す説明図である。
　噛み合いクラッチ１３０は、前述のように、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０に相対回転不能に固定された第１の歯部３１と、リングギヤ４１ａに相対回転不能に固定された第２の歯部３２と、デフケース２０の回転軸方向に沿って進退移動可能な筒状のスリーブ３３とを有し、さらにスリーブ３３を進退移動させるアクチュエータ３０を有している。アクチュエータ３０は、例えば磁励コイルに通電することにより発生する磁力によって可動鉄心を動かす電磁アクチュエータを有して構成される。
　第１の歯部３１は、その内周側に右前輪１０４Ｒに連結されたドライブシャフト１１４Ｒを挿通させる環状であり、外周面にデフケース２０の回転軸線Ｏに沿って形成された複数のスプライン歯３１ａを有している。
　第２の歯部３２は、内周側にドライブシャフト１１４Ｒを挿通させる筒状に形成され、第１の歯部３１と同軸上で相対回転可能である。また、第２の歯部３２は、その外周面に、デフケース２０の回転軸線Ｏに沿って形成された複数のスプライン歯３２ａを有している。
　スリーブ３３は、第１の歯部３１及び第２の歯部３２の外周側にて第１の歯部３１及び第２の歯部３２と同軸上で軸方向移動可能に支持された筒状である。このスリーブ３３の内周面には、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａ及び第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａと噛み合い可能な複数のスプライン歯３３ａが形成されている。隣り合うスプライン歯３３ａの間には、凸部としてのスプライン歯３１ａ，３２ａが係合する凹部が形成されている。スプライン歯３１ａ，３２ａ及びスプライン歯３３ａのそれぞれの先端部には、これらの噛み合いを容易にするために先細り形状に形成されたテーパ部が設けられている。
　また、スリーブ３３の外周面には、その周方向に沿って環状に形成された凹所３３ｂが形成され、この凹所３３ｂには、スリーブ３３を軸方向に移動させる移動部材３４の一端部が摺動自在に係合している。移動部材３４の他端部はアクチュエータ３０のシャフト３０ａに嵌合されている。アクチュエータ３０は、ＥＣＵ９（図１に示す）からの制御信号によってシャフト３０ａをデフケース２０の回転軸線Ｏに平行な方向に進退移動させ、これに伴って移動部材３４及びスリーブ３３が回転軸線Ｏに沿って軸方向に移動する。なお、この噛み合いクラッチ１３０には、第１の歯部３１と第２の歯部３２との回転を同期させるための所謂シンクロ機構は設けられていない。
　スリーブ３３の複数のスプライン歯３３ａが、第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａと噛み合い、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａとは噛み合わない開放状態では、第１の歯部３１と第２の歯部３２とが相対回転可能である。また、スリーブ３３の複数のスプライン歯３３ａが、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａと第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａに共に噛み合う連結状態では、第１の歯部３１と第２の歯部３２とが相対回転不能に連結される。
　四輪駆動車１０１は、４輪駆動の走行時には、電磁コイル８０に通電して駆動力伝達装置１６０によるトルク伝達を行うと共に、噛み合いクラッチ１３０のスリーブ３３を第１の歯部３１及び第２の歯部３２に共に噛み合わせ、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０とプロペラシャフト１４０とを連結する。これにより、エンジン１０２のトルクが前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達される。
　一方、２輪駆動の走行時には、電磁コイル８０への通電を停止して駆動力伝達装置１６０によるトルク伝達を遮断すると共に、噛み合いクラッチ１３０によるデフケース２０とプロペラシャフト１４０との連結を解除する。駆動力伝達装置１６０によるトルク伝達を遮断することにより、左後輪１０５Ｌのドライブシャフト１１５Ｌと中間シャフト５４との連結が解除され、これに伴って右後輪１０５Ｒにもトルクが伝達されなくなる。これは、ディファレンシャル装置の一方の出力軸が空転するともう一方の出力軸にもトルクが伝達されなくなるという一般的な特性によるものである。
　このように、２輪駆動の走行時には、駆動力伝達系１０６によるトルク伝達がプロペラシャフト１４０の上流側（エンジン１０２側）及び下流側（後輪１０５Ｌ，１０５Ｒ側）で遮断されるので、プロペラシャフト１４０及びこれに連結されたリヤディファレンシャル１５０のデフケース５０の車体に対する回転が停止する。これにより、プロペラシャフト１４０の回転抵抗やリングギヤ４１ａ,４２ａによる潤滑油の攪拌抵抗による車両の走行抵抗が減少する。
　また、２輪駆動状態から４輪駆動状態に移行する際は、まず電磁コイル８０への電流供給量を徐々に大きくして駆動力伝達装置１６０により後輪１０５Ｌ，１０５Ｒのトルクをプロペラシャフト１４０に伝達し、プロペラシャフト１４０を回転させる。その後プロペラシャフト１４０の回転速度が上昇し、第１の速度検出器９１により検出されるフロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の回転速度と、第２の速度検出器９２により検出される第１のギヤ機構４１のリングギヤ４１ａの回転速度との差が閾値以下となって同期が完了したら、噛み合いクラッチ１３０を連結させる。
　これとは逆に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行する際は、電磁コイル８０への電流供給量を徐々に小さくして後輪側に伝達されるトルクによるプロペラシャフト１４０の捩れを解消し、その後に噛み合いクラッチ１３０による連結を解除する。このような手順によって２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替えることにより、駆動状態の切り替え時の衝撃を抑制する。
　ところで、降雨や路面凍結、あるいは雪道や砂利道等であることにより、車輪と路面との摩擦係数が低いと、発進時において車輪が空転するスリップが発生しやすくなる。このスリップは、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒにトルクが伝達される４輪駆動状態よりも、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒのみにトルクが伝達される２輪駆動状態で発生しやすい。
　走行中にスリップが発生した場合には、前述のように後輪１０５Ｌ，１０５Ｒのトルクを駆動力伝達装置１６０を介してプロペラシャフト１４０に伝達し、プロペラシャフト１４０を回転させることによって噛み合いクラッチ１３０の第１の歯部３１と第２の歯部３２とを同期させることができるが、発進時には後輪１０５Ｌ，１０５Ｒが回転していないため、このようにして噛み合いクラッチ１３０を同期させることができない。そこで、本実施の形態では、以下に説明する制御によって、発進時におけるスリップが発生した場合の問題を解決している。
　図４は、ＥＣＵ９の制御装置９ｂが判定部９ｂ1及び制御部９ｂ2として実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、２輪駆動の駆動モードが選択された状態で、所定の処理開始条件が満たされたとき、例えば四輪駆動車１０１のイグニッションのオンやエンジン１０２の始動が検出されたときに開始される。
　判定部９ｂ1は、検出装置９０（図１に示す）の出力信号を受信し、この出力信号に基づいて路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否か、すなわち路面が低μか否かを判定する（Ｓ１０）。
　検出装置９０としては、路面の摩擦係数に関連する指標値の情報を出力することが可能な装置を適用することができる。より具体的には、例えば外気温を検出する外気温センサや、エンジン１０２の吸気温を検出する吸気温センサ、フロントガラスに当たる雨等の水滴による振動を検出する振動センサ、ワイパーの動作の有無を検出するセンサ、あるいは路面の状況を映像によって検知するカメラ等、車輪と路面と間の摩擦係数に影響を及ぼす可能性のある現象を検出する装置を検出装置９０として用いることができる。判定部９ｂ1は、この検出装置９０から受信した路面の摩擦係数に関連する指標値と予め定められた閾値との比較によって、路面が低μか否かを判定する。
　制御部９ｂ2は、判定部９ｂ1のステップＳ１０における処理により路面が低μであると判定された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、噛み合いクラッチ１３０に動作指令信号を送信する（Ｓ１１）。噛み合いクラッチ１３０は、この動作指令信号を受け、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａ及び第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａにスリーブ３３の複数のスプライン歯３３ａを噛み合わせるように、アクチュエータ３０がスリーブ３３を矢印Ａ方向（図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す）に移動させる。これにより、噛み合いクラッチ１３０が係合し、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０とプロペラシャフト１４０とがトルク伝達可能に連結される。この連結は、四輪駆動車１０１が発進する前に行われる。
　次に、制御部９ｂ2は、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒのそれぞれに対応して設けられた車輪速センサの車輪速検出信号に基づいて、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの少なくとも何れかがスリップしているか否かを判定する（Ｓ１２）。前輪１０４Ｌ，１０４Ｒのスリップの検出は、例えば前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの回転加速度が所定の閾値よりも大きい場合や、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの一方の車輪速と他方の車輪速との車輪速差が所定の閾値よりも大きい場合等に、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの少なくとも一方がスリップしたと判断することにより行うことができる。
　制御部９ｂ2は、ステップＳ１２の処理において前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの少なくとも何れかがスリップしていると判定した場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、駆動回路９３に対し、押圧機構８の電磁コイル８０に通電させる電流供給指示信号を送信する（Ｓ１３）。この電流供給指示信号には、電磁コイル８０に供給すべき電流量を示す情報が含まれる。駆動回路９３は、電流供給指示信号により示された電流量のコイル電流が電磁コイル８０に供給されるように、例えばＰＷＭ制御によって供給電流を調節する。
　制御部９ｂ2は、所定の周期でステップＳ１２のスリップ判定を繰り返し行い、スリップ状態が収束していなければ駆動回路９３に対する電流供給指示信号の出力を継続する。また、制御部９ｂ2は、ステップＳ１２のスリップ判定で前輪１０４Ｌ，１０４Ｒがスリップしていないと判定された場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には、通常制御の処理を実行する（Ｓ１４）。
　通常制御では、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの平均回転速度と後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの平均回転速度の差に応じて電磁コイル８０に供給される電流を増大させる制御や、運転者によるアクセル操作に応じて電磁コイル８０に供給される電流を増大させる制御を行う。また、判定部９ｂ1によるステップＳ１０の低μ判定処理で、路面が低μでないと判定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）には、制御部９ｂ2はステップＳ１１～Ｓ１３の低μ発進制御を行うことなく通常制御（Ｓ１４）の処理を実行する。
　以上のように、制御部９ｂ2は、判定部９ｂ1により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、四輪駆動車１０１の発進前に噛み合いクラッチ１３０の係合を行わせる第１の制御信号としての動作指令信号を発生し（Ｓ１１）、その後、四輪駆動車１０１の発進時において前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生したとき（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、駆動力伝達装置１６０の押圧機構８に供給するコイル電流を増大させる第２の制御信号としての電流供給指示信号を発生する。
　これにより、発進時において前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの何れか又は両方がスリップした場合には、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の回転に伴ってプロペラシャフト１４０が回転（空転）する。そして、この状態で駆動力伝達装置１６０の押圧機構８に供給される電流が増大することにより、プロペラシャフト１４０を介して後輪１０５Ｌ，１０５Ｒにトルクが配分されて４輪駆動状態となり、四輪駆動車１０１を発進させることが可能となる。
［他の実施の形態］
　以上、本発明の一態様に係る四輪駆動車を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
（１）上記実施の形態では、駆動力伝達装置１６０を噛み合いクラッチ１３０のトルク伝達方向下流側（後輪側）に設けたが、これとは逆に駆動力伝達装置１６０を噛み合いクラッチ１３０のトルク伝達方向上流側（駆動源側）に設けてもよい。このような構成によっても、路面が低μの場合に発進前に噛み合いクラッチ１３０が連結されるので、スリップが発生した場合には駆動力伝達装置１６０のトルク伝達量を増大させることでスリップを抑制し、車両の発進を容易化できる。
（２）また、上記実施の形態では、押圧機構８をカム機構によって推力を発生させるように構成した場合について説明したが、これに限らず、油圧や電気モータのトルクによって多板クラッチ７を押圧するように押圧機構８を構成してもよい。
（３）また、上記実施の形態では、左後輪１０５Ｌに対応して１つの駆動力伝達装置１６０を設けたが、左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒにそれぞれ対応した２つの駆動力伝達装置１６０を設けてもよい。この場合、リヤディファレンシャル１５０に換えて、プロペラシャフト１４０を介して伝達されるトルクをそれぞれの駆動力伝達装置１６０に伝達する差動機能を有しないベベルギヤ式の歯車機構を用いることができる。またさらに、リヤディファレンシャル１５０のデフケース５０とプロペラシャフト１４０との間に一つの駆動力伝達装置１６０を配置してもよい。
７…多板クラッチ、８…押圧機構、９…ＥＣＵ、９ａ…記憶装置、９ａ1…制御プログラム、９ｂ…制御装置、９ｂ1…判定部、９ｂ2…制御部、２０…デフケース、２１，５１…ピニオンシャフト、２２，５２…ピニオンギヤ、２３Ｌ，２３Ｒ，５３Ｌ，５３Ｒ…サイドギヤ、３１…第１の歯部、３２…第２の歯部、３３…スリーブ、４１…第１のギヤ機構、４２…第２のギヤ機構、４１ａ，４２ａ…リングギヤ、４１ｂ，４２ｂ…ピニオンギヤ、５０…デフケース、５４…中間シャフト、５４ａ…フランジ、５５，５６…軸状部材、５５ａ，５６ａ…外輪、６０…アウタハウジング、６０ａ…スプライン部、６１…リヤハウジング、６１ａ…第１エレメント、６１ｂ…第２エレメント、６１ｃ…第３エレメント、６４…インナシャフト、６４ａ…スプライン部、７１…アウタクラッチプレート、７２…インナクラッチプレート、８０…電磁コイル、８１…ヨーク、８２…第１カム部材、８２ａ，８４ａ…カム溝、８３…カムフォロア、８４…第２カム部材、９０…検出装置、９１…第１の速度検出器、９２…第２の速度検出器、９３…駆動回路、１０１…四輪駆動車、１０２…エンジン、１０３…トランスミッション、１４０…プロペラシャフト、１０４Ｌ…左前輪、１０４Ｒ…右前輪、１０５Ｌ…左後輪、１０５Ｒ…右後輪、１０６…駆動力伝達系、１１４Ｌ，１１４Ｒ，１１５Ｌ，１１５Ｒ…ドライブシャフト、１２０…フロントディファレンシャル、１３０…噛み合いクラッチ、１４０…プロペラシャフト、１５０…リヤディファレンシャル、１５１…デフキャリア、１６０…駆動力伝達装置

Claims (3)

  1. 　車両の駆動力となるトルクを発生する駆動源と、
    　前記駆動源のトルクを主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する駆動力伝達系と、
    　前記駆動力伝達系に設けられ、凹部と凸部との係合により前記補助駆動輪側にトルクを伝達することが可能な噛み合いクラッチと、
    　路面の摩擦係数に関連する指標値に基づいて、路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部と、
    　前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる制御信号を発生する制御部と
    　を備えた四輪駆動車。
  2. 　前記駆動力伝達系における前記噛み合いクラッチのトルク伝達方向上流側又は下流側に設けられ、前記補助駆動輪側に伝達されるトルクを調整可能な調整クラッチをさらに備え、
    　前記制御部は、前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる第１の制御信号を発生し、発進時において前記主駆動輪にスリップが発生したとき、前記調整クラッチに前記補助駆動輪側に伝達されるトルクを増大させる第２の制御信号を発生する請求項１に記載の四輪駆動車。
  3. 　車両の駆動力となるトルクを発生する駆動源と、
    　前記駆動源のトルクを主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する駆動力伝達系と、
    　前記駆動力伝達系に設けられ、凹部と凸部との係合により前記補助駆動輪側にトルクを伝達することが可能な噛み合いクラッチとを備えた四輪駆動車に搭載され、
    　路面の摩擦係数に関連する指標値に基づいて、路面の摩擦係数が所定値よりも低いか否かを判定する判定部と、
    　前記判定部により路面の摩擦係数が所定値よりも低いと判定されたとき、発進前に前記噛み合いクラッチの係合を行わせる制御信号を発生する制御部とを備えた四輪駆動車の制御装置。
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