WO2015129697A1 - 4輪駆動車のクラッチ制御装置 - Google Patents

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WO2015129697A1
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clutch
wheel drive
wheel
drive mode
brake
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PCT/JP2015/055253
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勝義 小川
淳弘 森
三石 俊一
誠 森田
哲 高石
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日産自動車株式会社
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a clutch control device for a four-wheel drive vehicle having a meshing clutch and a friction clutch in a driving force transmission system to auxiliary driving wheels.
  • a front-wheel drive-based four-wheel drive vehicle having a meshing clutch and a friction clutch as a driving force transmission system to the rear wheels is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the meshing clutch is fastened.
  • the friction clutch is released and then the meshing clutch is released.
  • the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem.
  • the accelerator is released in the low vehicle speed range in which the connected four-wheel drive mode is selected, the four-wheel drive performance is ensured during re-acceleration and the brake operation. It is an object of the present invention to provide a clutch control device for a four-wheel drive vehicle capable of achieving both reduction in driving force transmission system friction at the time.
  • the present invention provides a main drive wheel connected to a drive source among the left and right front wheels and the left and right rear wheels, and the other drive wheel connected to the drive source via a clutch.
  • a clutch As the clutch, a meshing clutch and a friction clutch arranged separately in a driving branch side transmission system path and a sub driving wheel side transmission system path sandwiching a differential among the driving force transmission system to the sub driving wheel, respectively.
  • the meshing clutch disengages the driving force transmission system to the auxiliary driving wheel from the driving force transmission system to the main driving wheel by releasing the clutch, and the friction clutch is driven from the driving source according to the clutch fastening capacity. A part of the force is distributed to the auxiliary drive wheels.
  • clutch control means for performing engagement / release control of the meshing clutch and engagement / release control of the friction clutch.
  • the four-wheel drive vehicle has a disconnect two-wheel drive mode for releasing the mesh clutch and the friction clutch, and a connect four-wheel drive mode for fastening the mesh clutch and the friction clutch.
  • the clutch control means maintains the connect four-wheel drive mode if the brake is not depressed during an accelerator release operation in a low vehicle speed range where the connect four-wheel drive mode is selected. Transition to the disconnect two-wheel drive mode.
  • the connected four-wheel drive mode is maintained if the brake is not depressed, and the disconnected two-wheel drive mode is activated if the brake is depressed. It is moved to. That is, the “connect four-wheel drive mode” is a four-wheel drive mode with high drive performance that distributes the drive force from the drive source to the four wheels when acceleration is requested.
  • the “disconnect two-wheel drive mode” is a two-wheel drive mode in which the rotation of the driving force transmission system from the meshing clutch to the friction clutch to the auxiliary driving wheel is stopped to reduce friction loss and the like.
  • FIG. 1 is a drive system configuration diagram showing a drive system configuration of a front wheel drive-based four-wheel drive hybrid vehicle to which a clutch control device of Example 1 is applied.
  • 1 is a control system configuration diagram showing a control system configuration of a front wheel drive-based four-wheel drive hybrid vehicle to which a clutch control device of Example 1 is applied.
  • FIG. It is a basic map figure which shows the drive mode switching map according to the vehicle speed and accelerator opening used by clutch control when the "auto mode" of Example 1 is selected.
  • FIG. 6 is a drive mode transition diagram showing a switching transition of drive modes (disconnect two-wheel drive mode, standby two-wheel drive mode, and connect four-wheel drive mode) by clutch control when “auto mode” of the first embodiment is selected. .
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of clutch control processing executed by the 4WD control unit according to the first embodiment.
  • Accelerator opening (ACC), brake operating status, engine torque, vehicle speed (VSP), coupling transmission torque (TETS) when the brake is depressed temporarily during coasting in "Connect 4-wheel drive mode" -It is a time chart which shows each characteristic of a dog clutch release / engagement state. It is a drive system block diagram which shows the drive system structure of the four-wheel drive vehicle of the rear-wheel drive base to which the clutch control apparatus of Example 2 was applied.
  • the configuration of the clutch control device of the front wheel drive-based four-wheel drive hybrid vehicle (an example of a four-wheel drive vehicle) in the first embodiment is referred to as “four-wheel drive hybrid vehicle drive system configuration”, “four-wheel drive hybrid vehicle control system”.
  • the description is divided into “configuration”, “drive mode switching configuration”, and “clutch control configuration”.
  • FIG. 1 shows a drive system configuration of a front-wheel drive-based four-wheel drive hybrid vehicle to which a clutch control device is applied.
  • the drive system configuration of the four-wheel drive hybrid vehicle will be described with reference to FIG.
  • the front-wheel drive system of the four-wheel drive hybrid vehicle includes a horizontally mounted engine 1 (drive source), an engine clutch 26, a motor / generator 27 (drive source), and a transmission 2.
  • the front differential 3, the left front wheel drive shaft 4, the right front wheel drive shaft 5, the left front wheel 6 (main drive wheel), and the right front wheel 7 (main drive wheel) are provided on the downstream side of the transmission 2. Yes. That is, it is possible to switch between a hybrid vehicle mode (hereinafter referred to as “HEV mode”) by engagement of the engine clutch 26 and an electric vehicle mode (hereinafter referred to as “EV mode”) by release of the engine clutch 26.
  • HEV mode hybrid vehicle mode
  • EV mode electric vehicle mode
  • the “HEV mode” is selected in the high accelerator opening region, and the “EV mode” is selected in the low accelerator opening region.
  • the motor / generator 27 when the motor / generator 27 is powered in the “EV mode”, the driving force that has passed through the motor / generator 27 and the transmission 2 is transmitted to the left and right front wheel drive shafts 4, 5 via the front differential 3. The left and right front wheels 6 and 7 are always driven while allowing the differential. Further, during regeneration of the motor / generator 27 in the “EV mode”, drive energy from the left and right front wheels 6, 7 is transferred to the motor / motor via the left and right front wheel drive shafts 4, 5, the front differential 3 and the transmission 2. Input to the generator 27. Then, the motor / generator 27 converts the electric energy into electric energy and charges the battery 57 (see FIG. 2).
  • the rear wheel drive system of the four-wheel drive hybrid vehicle includes a dog clutch 8 (meshing clutch), a bevel gear 9, an output pinion 10, a rear wheel output shaft 11, and a propeller shaft 12.
  • the dog clutch 8 and the electric coupling 16 By releasing the dog clutch 8 and the electric coupling 16, the drive system rotation (rotation of the propeller shaft 12 and the like) on the downstream side of the dog clutch 8 is stopped. Improvement is achieved.
  • the dog clutch 8 is provided at a driving branch position from the left and right front wheels 6, 7 to the left and right rear wheels 19, 20, and a driving force transmission system to the left and right rear wheels 19, 20 is provided to the left and right front wheels 6, 7 by releasing the clutch.
  • This is a meshing clutch that is disconnected from the driving force transmission system.
  • the input side meshing member of the dog clutch 8 is coupled to the differential case of the front differential 3, and the output side meshing member of the dog clutch 8 is coupled to the bevel gear 9.
  • the dog clutch 8, the bevel gear 9, the output pinion 10, and a part of the rear wheel output shaft 11 are built in a transfer case 23 fixed at a position adjacent to the front differential housing 22.
  • one of a pair of meshing members is a fixed member and the other is a movable member.
  • a spring that biases in the fastening direction is provided between the fixed member and the movable member, and a solenoid is provided on the outer periphery of the movable member.
  • a screw groove that can be fitted with a pin is used.
  • the electric control coupling 16 is a friction clutch that is provided downstream of the dog clutch 8 and distributes a part of the driving force from the horizontally mounted engine 1 to the left and right rear wheels 19 and 20 in accordance with the clutch fastening capacity.
  • the input side clutch plate of the electric control coupling 16 is connected to the left side gear of the rear differential 15, and the output side clutch plate is connected to the left rear wheel drive shaft 17.
  • the electric control coupling 16 is built in a coupling case 25 fixed at a position adjacent to the rear differential housing 24.
  • this electric control coupling 16 for example, a multi-plate friction clutch in which a plurality of plates on the input side and the output side are alternately arranged, a fixed cam piston and a movable cam piston having opposing cam surfaces, and an interval between the opposing cam surfaces And a cam member interposed between them.
  • the electric control coupling 16 When the electric control coupling 16 is engaged, if the movable cam piston is rotated by an electric motor, the movable cam piston strokes in the clutch engagement direction according to the rotation angle by the cam action that enlarges the piston interval, and the multi-plate friction clutch This is done by increasing the frictional fastening force.
  • FIG. 2 shows a control system configuration of a front wheel drive-based four-wheel drive hybrid vehicle to which the clutch control device is applied.
  • the control system configuration of the four-wheel drive hybrid vehicle will be described below with reference to FIG.
  • the control system of the four-wheel drive hybrid vehicle includes an engine control module 31, a transmission control module 32, an ABS actuator control unit 33, and a 4WD control unit 34, as shown in FIG.
  • the engine control module 31 is a control device for the horizontal engine 1 and receives detection signals from the engine speed sensor 35, the accelerator opening sensor 36, and the like. From the engine control module 31, engine speed information and accelerator opening information (ACC information) are input to the 4WD control unit 34 via the CAN communication line 37.
  • the transmission control module 32 is a control device for the transmission 2, and receives detection signals from the transmission input rotational speed sensor 38, the transmission output rotational speed sensor 39, and the like.
  • Gear ratio information (gear ratio information) is input from the transmission control module 32 to the 4WD control unit 34 via the CAN communication line 37.
  • the ABS actuator control unit 33 is a control device for an ABS actuator that controls the brake fluid pressure of each wheel.
  • the detection signal from is input.
  • yaw rate information, lateral G information, front and rear G information, and wheel speed information of each wheel are input to the 4WD control unit 34 via the CAN communication line 37.
  • steering angle information is input from the steering angle sensor 47 to the 4WD control unit 34 via the CAN communication line 37.
  • the average value of the left and right rear wheel speed information is used as vehicle speed information (VSP information).
  • the 4WD control unit 34 is an engagement / release control device for the dog clutch 8 and the electric control coupling 16, and performs arithmetic processing based on various input information. Then, a drive control command is output to the dog clutch actuator 48 (solenoid) and the electric coupling actuator 49 (electric motor).
  • a drive control command is output to the dog clutch actuator 48 (solenoid) and the electric coupling actuator 49 (electric motor).
  • input information sources other than the CAN communication line 37 a drive mode selection switch 50, a brake switch 51 for detecting the presence or absence of a brake operation, a ring gear rotation speed sensor 52, a dog clutch stroke sensor 53, a motor rotation angle sensor 54, and the like.
  • the drive mode selection switch 50 is a switch for the driver to select and select “2WD mode”, “lock mode”, and “auto mode”.
  • “2WD mode” the front-wheel drive 2WD state in which the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are released is maintained.
  • the “lock mode” the complete 4WD state in which the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are engaged is maintained.
  • the “auto mode” the engagement / release of the dog clutch 8 and the electric coupling 16 is automatically controlled according to the vehicle state (vehicle speed VSP, accelerator opening ACC).
  • the “auto mode” has options of “eco-auto mode” and “sport auto mode”, and “standby two-wheel drive mode” in which the dog clutch 8 is engaged and the electric coupling 16 is released depends on the options. Different. That is, when the “eco-auto mode” is selected, the electronic control coupling 16 is in a fully released state and waits. However, when the “sports auto mode” is selected, the electronic control coupling 16 is in a released state immediately before fastening and waits. .
  • the ring gear rotation speed sensor 52 is a sensor for acquiring the output rotation speed information of the dog clutch 8, and by considering the rear side gear ratio and the front side gear ratio in the calculation for the ring gear rotation speed detection value, The output rotational speed of the dog clutch 8 is calculated.
  • the input rotation speed information of the dog clutch 8 is acquired by calculating the average value of the left front wheel speed from the left wheel speed sensor 43 and the right front wheel speed from the right wheel speed sensor 44.
  • a motor controller 55 that controls the motor / generator 27 is connected to the CAN communication line 37.
  • the motor controller 55 converts the direct current from the battery 57 into a three-phase alternating current to the motor / generator 27 by a powering instruction to the inverter 56, and charges the battery 57 with the three-phase alternating current generated by the motor / generator 27 by the regenerative instruction. Convert to direct current.
  • the regenerative command for the inverter 56 is output when performing regenerative cooperative control that takes the required braking force request for regenerative braking (priority) and hydraulic braking during brake operation.
  • FIG. 3 shows a drive mode switching map according to the vehicle speed VSP and the accelerator opening ACC used in the clutch control when the “auto mode” is selected
  • FIG. 4 shows the drive mode (disconnect two-wheel drive mode / (2) Transition transition of standby 2-wheel drive mode / connect 4-wheel drive mode).
  • a drive mode switching configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the drive mode switching map includes a disconnect two-wheel drive mode (Disconnect), a standby two-wheel drive mode (Stand-by), and a connect 4 according to the vehicle speed VSP and the accelerator opening ACC.
  • the wheel drive mode (Connect) is set separately.
  • the three drive modes are: the zone demarcation line A in which the accelerator depressing amount ACC increases in proportion to the increase in the vehicle speed VSP from the base point a of the set vehicle speed VSP0 with the accelerator depressing point zero, and the intersection b between the region demarcation line A and It is divided by a region dividing line B of a constant accelerator opening ACC0 drawn toward the vehicle speed side.
  • the accelerator opening degree ACC is equal to or less than the set opening degree ACC0, and the accelerator opening degree ACC is zero.
  • the area is set. In other words, since the accelerator opening ACC is equal to or less than the set opening ACC0, the frequency of occurrence of differential rotation between the left and right front wheels 6 and 7 and the left and right rear wheels 19 and 20 due to driving slip is extremely small, and slip occurs even when driving slip occurs. It is set in the low 4WD request area.
  • the accelerator opening ACC exceeds the set opening ACC0 and is set to a high vehicle speed region defined by the region dividing line A and the region dividing line B. That is, since the vehicle speed VSP is in the high vehicle speed range, the 4WD request is low, but the accelerator opening ACC exceeds the set opening ACC0, so the difference between the left and right front wheels 6 and 7 and the left and right rear wheels 19 and 20 due to driving slip. When rotation occurs, it is set in a region where there is a high possibility that the slip will increase rapidly.
  • the connect four-wheel drive mode (Connect) is set in a low vehicle speed region surrounded by an accelerator opening axis line where the vehicle speed VSP is zero, a vehicle speed axis line where the accelerator opening ACC is zero, and a region division line A. . That is, it is set in a region where the 4WD request is high, such as when the vehicle starts or when the vehicle speed VSP is low but the accelerator opening degree ACC is high and the load is high.
  • the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are both released (WD) traveling (Disconnect).
  • the front wheel drive 2WD running (Disconnect) is basically maintained by transmitting the drive force only to the left and right front wheels 6 and 7.
  • the electric coupling 16 is frictionally engaged.
  • the dog clutch 8 is engaged and fastened, and the driving force is distributed to the left and right rear wheels 19 and 20, thereby performing differential rotation control of the front and rear wheels to suppress driving slip.
  • the 4WD running (Connect) is performed in which the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are both fastened.
  • the optimal driving force distribution according to the road surface condition is basically applied to the left and right front wheels 6 and 7 and the left and right rear wheels 19 and 20 (for example, start control and accelerator opening correspondence) Driving force distribution control is performed.
  • the turning state of the vehicle is determined based on information from the steering rudder angle sensor 47, the yaw rate sensor 40, the lateral G sensor 41, and the longitudinal G sensor 42 during 4WD traveling, the fastening capacity of the electric control coupling 16 is increased. Control is performed to reduce the tight corner braking phenomenon.
  • the switching transition between the 2WD travel (Disconnect), the 2WD travel (Stand-by), and the 4WD travel (Connect) is determined by the operating point determined by the vehicle speed VSP and the accelerator opening ACC. This is performed by a drive mode switching request output when crossing B.
  • the transition speed to the drive mode that responds to the 4WD request is determined to have priority over the transition speed to the disconnect two-wheel drive mode that responds to the fuel efficiency request. That is, the switching transition speed (arrow F in FIG. 4) of 2WD traveling (Disconnect) ⁇ 2WD traveling (Stand-by) is increased, and the switching transition speed of 2WD traveling (Stand-by) ⁇ 2WD traveling (Disconnect) (FIG. 4).
  • Arrow G is delayed. Similarly, the switching transition speed of 2WD traveling (Disconnect) ⁇ 4WD traveling (Connect) (arrow H in FIG. 4) is increased, and the switching transition speed of 4WD traveling (Connect) ⁇ 2WD traveling (Disconnect) (arrow I in FIG. 4). ) On the other hand, the switching transition speed of 2WD traveling (Stand-by) ⁇ 4WD traveling (Connect) (arrow J in FIG. 4) and the switching transition speed of 4WD traveling (Connect) ⁇ 2WD traveling (Stand-by) (FIG. 4). The arrow K) shows the same high speed.
  • FIG. 5 shows a flow of clutch control processing executed by the 4WD control unit 34 (clutch control means).
  • the 4WD control unit 34 clutch control means
  • step S1 it is determined whether or not the “connected four-wheel drive mode” is set. If YES (“connect four-wheel drive mode”), the process proceeds to step S2, and if NO (“disconnect two-wheel drive mode”), the process proceeds to step S8.
  • step S2 following the determination that the “connect four-wheel drive mode” is set in step S1, it is determined whether or not it is during an accelerator release operation. If YES (accelerator OFF), the process proceeds to step S3. If NO (accelerator ON), the process proceeds to return. Here, whether or not the accelerator release operation is being performed is determined based on the accelerator opening information from the accelerator opening sensor 36. When the process proceeds to return, the “connect four-wheel drive mode” is maintained.
  • step S3 following the determination that the accelerator is OFF in step S2, it is determined whether or not the brake is being depressed. If YES (brake ON), the process proceeds to step S4. If NO (brake OFF), the process proceeds to return. Here, whether or not the brake is being depressed is determined based on brake switch information from the brake switch 51. If it is determined that the brake is ON, it is determined that the shift is from the “connect four-wheel drive mode” to the “disconnect two-wheel drive mode”, and a release request is issued to the dog clutch 8. When the process proceeds to return, the “connect four-wheel drive mode” is maintained.
  • step S4 following the determination that the brake is ON in step S3 or the determination that the electric control coupling 16 is not yet completed in step S5, first, based on the release request to the dog clutch 8, the electric control is started. A release command is output to the coupling actuator 49 of the coupling 16, and the process proceeds to step S5.
  • step S5 it is determined whether or not the release of the electric control coupling 16 is completed following the release command output of the electric control coupling 16 in step S4. If YES (electric control coupling release complete), the process proceeds to step S6. If NO (electric control coupling release complete), the process returns to step S4.
  • the completion of release of the electric control coupling 16 is determined when the motor rotation angle information from the motor rotation angle sensor 54 reaches the release completion angle of the electric control coupling 16.
  • step S6 a release command is output to the clutch actuator 48 of the dog clutch 8 following the determination that the electric coupling release is complete in step S5 or the determination that the dog clutch release is not complete in step S7. Then, the process proceeds to step S7.
  • step S7 following the release command output of the dog clutch 8 in step S6, it is determined whether the dog clutch 8 has completed the mesh release. If YES (dog clutch release complete), the process proceeds to return, and if NO (dog clutch release incomplete), the process returns to step S6.
  • whether or not the dog clutch 8 has completed the mesh release is determined based on the stroke information from the dog clutch stroke sensor 53. Further, when the process proceeds to the return, it is treated as an exceptional “disconnect two-wheel drive mode” thereafter, although it is in the “connect four-wheel drive mode” area, depending on the operating point determination of FIG.
  • step S8 it is determined whether or not it is during the brake foot release operation following the determination that the "disconnect two-wheel drive mode" is set in step S1. If YES (brake off), the process proceeds to step S9. If NO (brake ON), the process proceeds to return.
  • whether or not the brake release operation is being performed is determined based on the brake switch information from the brake switch 51. When it is determined that the brake is OFF, it is determined that the transition is from the “disconnect two-wheel drive mode” to the “connect four-wheel drive mode”, and an engagement request is issued to the dog clutch 8. When the process proceeds to return, the “disconnect two-wheel drive mode” is maintained.
  • step S9 following the determination that the brake is OFF in step S8 or ⁇ N> ⁇ in step S11, first, based on the engagement request for the dog clutch 8, the coupling actuator 49 of the electric control coupling 16 is first selected.
  • a fastening command is outputted to step S10.
  • the fastening command for the coupling actuator 49 is a steep slope command in which the electric coupling 16 is in a completely fastened state in a short time when returning to the “connect four-wheel drive mode”.
  • step S10 following the engagement command output of the electric control coupling 16 in step S9, a clutch differential rotation ⁇ N which is a differential rotation of the dog clutch 8 is calculated, and the process proceeds to step S11.
  • the clutch differential rotation ⁇ N is calculated by subtracting the output rotation speed (calculated value based on the detected value of the ring gear rotation speed) from the input rotation speed (left and right front wheel speed average value) of the dog clutch 8.
  • step S11 following the calculation of the clutch differential rotation ⁇ N in step S10, it is determined whether or not the clutch differential rotation ⁇ N is equal to or less than the rotation synchronization determination threshold value ⁇ . If YES ( ⁇ N ⁇ ⁇ ), the process proceeds to step S12. If NO ( ⁇ N> ⁇ ), the process returns to step S9.
  • the rotation synchronization determination threshold value ⁇ is a clutch differential rotation value for determining a rotation synchronization state in which the dog clutch 8 can be engaged and engaged, and may be given as a fixed value or a variable value according to the vehicle speed VSP or the like. May be.
  • step S12 following the determination that ⁇ N ⁇ ⁇ in step S11 or the determination that dog clutch engagement is not complete in step S13, an engagement command is output to the clutch actuator 48 of the dog clutch 8, Proceed to S13.
  • step S13 following the engagement command output of the dog clutch 8 in step S12, it is determined whether or not the dog clutch 8 has completed meshing engagement. If YES (dog clutch engagement complete), the process proceeds to return, and if NO (clutch engagement incomplete), the process returns to step S12.
  • whether or not the dog clutch 8 has completed meshing engagement is determined based on the stroke information from the dog clutch stroke sensor 53. Further, when the process proceeds to return, it is treated as “connect four-wheel drive mode” thereafter.
  • the functions of the clutch control device for the four-wheel drive hybrid vehicle of the first embodiment are as follows: “Driving clutch engagement / release control action”, “Driving mode switching control action by brake operation”, “Other driving mode switching control features” This will be described separately in “Operation”.
  • step S1 the process proceeds from step S1 to step S2 to return in the flowchart of FIG. That is, the “connect four-wheel drive mode” in which the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are both fastened is maintained.
  • step S1 the process proceeds from step S1 to step S2 to step S3 to return in the flowchart of FIG. That is, the “connect four-wheel drive mode” in which the dog clutch 8 and the electric coupling 16 are both fastened is maintained.
  • step S1 when the brake depressing operation is performed during the low vehicle speed coasting by releasing the accelerator pedal in which the “connect four-wheel drive mode” is selected, step S1 ⁇ step S2 ⁇ step S3 ⁇ step in the flowchart of FIG.
  • the process proceeds from S4 to step S5.
  • step S4 when the operating point moves from the L point in FIG. 3 to the N point via the M point (the time when the brake is depressed), in step S4, if there is a brake depressing operation, the electric coupling 16 A release command is output to the coupling actuator 49.
  • step S5 it is determined whether or not the electric control coupling 16 has completed the release. While it is determined that the electric control coupling 16 has not been released, the flow proceeds from step S4 to step S5.
  • step S5 determines whether or not the electrical coupling 16 has completed the release.
  • step S6 when the release of the electric control coupling 16 is completed, a mesh release command is immediately output to the clutch actuator 48 of the dog clutch 8.
  • step S7 it is determined whether or not the dog clutch 8 has been disengaged, and while it is determined that the dog clutch 8 has not been released, the flow from step S6 to step S7 is repeated. If it is determined in step S7 that the dog clutch 8 has completed the mesh release, the process proceeds from step S7 to return. As described above, when the brake is depressed during low-speed coast driving, the operating point is in the “connect four-wheel drive mode” but the “disconnect two-wheel drive” from the “connect four-wheel drive mode”. Switch to "mode”.
  • step S1 After the shift to the “disconnect two-wheel drive mode”, while the brake depression operation is maintained, the flow of step S1 ⁇ step S8 ⁇ return is repeated in the flowchart of FIG. Thereafter, when the foot is released from the brake pedal, the process proceeds from step S8 to step S9 ⁇ step S10 ⁇ step S11. That is, if it is determined in step S8 that the brake is released, a fastening command is immediately output to the coupling actuator 49 of the electric control coupling 16 in step S9.
  • step S10 a clutch differential rotation ⁇ N that is a differential rotation of the dog clutch 8 is calculated.
  • step S11 it is determined whether or not the clutch differential rotation ⁇ N is equal to or less than the rotation synchronization determination threshold value ⁇ .
  • step S11 while it is determined that ⁇ N> ⁇ , the flow of going from step S9 to step S10 to step S11 is repeated. Thereafter, when the rotation synchronization determination condition in step S11 is satisfied, the process proceeds from step S11 to step S12 to step S13, and in step S12, an engagement command is output to the clutch actuator 48 of the dog clutch 8.
  • step S13 it is determined whether or not the dog clutch 8 has completed the mesh engagement, and while it is determined that the clutch engagement is not completed, the flow from step S12 to step S13 is repeated. If it is determined in step S13 that the dog clutch 8 has completed meshing engagement, the process proceeds from step S13 to return. As described above, when the brake release operation is performed after switching to the “disconnect two-wheel drive mode”, the “disconnect two-wheel drive mode” is switched to the “connect four-wheel drive mode” and returned.
  • The“ disconnect two-wheel drive mode ” is maintained from time t3 to t4 when the brake depressing operation continues.
  • the fastening of the electric control coupling 16 is started at the timing of time t4, and the propeller shaft 12 that has been stopped starts rotating.
  • the clutch differential rotation ⁇ N of the dog clutch 8 starts to decrease, and when it is determined that the clutch differential rotation ⁇ N is rotationally synchronized at time t5, the dog clutch 8 is engaged and fastened.
  • the front wheel driving force transmission system and the rear wheel driving force transmission system are connected to the dog clutch 8 to switch from the "disconnect two-wheel drive mode" to the "connect four-wheel drive mode”.
  • the operating point is “connect four-wheel drive mode” at time t3 even though the operation point is “connect four-wheel drive mode”.
  • “disconnect two-wheel drive mode” is changed to “connect four-wheel drive mode” at time t5. Switch back.
  • the “connected four-wheel drive mode”, “disconnect two-wheel drive mode”, and “standby two-wheel drive mode” set regions selected by the vehicle speed VSP and the accelerator opening ACC. .
  • the “connect four-wheel drive mode” is selected regardless of the accelerator opening ACC when the vehicle speed VSP is in the low vehicle speed range.
  • the “connect four-wheel drive mode” is maintained if the brake is not depressed.
  • the "connect four-wheel drive mode” is shifted to the "disconnect two-wheel drive mode".
  • the “connect four-wheel drive mode” is a four-wheel drive mode with high drive performance that distributes the drive force from the drive source to the four wheels when acceleration is requested.
  • the “disconnect two-wheel drive mode” is a two-wheel drive mode in which the rotation of the rear wheel driving force transmission system to the left and right rear wheels 19 and 20 from the dog clutch 8 to the electric control coupling 16 is stopped to reduce friction loss and the like. is there.
  • the “connected four-wheel drive mode” is maintained, so that the four-wheel drive performance is ensured in response to the acceleration request during re-acceleration when the accelerator is released from the accelerator release.
  • the transition is switched from the “connected four-wheel drive mode” to the “disconnect two-wheel drive mode”, so that the friction of the rear wheel driving force transmission system during brake operation is reduced.
  • the accelerator release operation is performed in the low vehicle speed range in which the “connect four-wheel drive mode” is selected, the four-wheel drive performance is ensured during re-acceleration and the friction of the rear-wheel drive force transmission system during brake operation. It is possible to achieve both reduction.
  • the drive source has the motor / generator 27 that performs regenerative control when the brake is depressed.
  • the mode shifts to the “disconnect two-wheel drive mode”. The friction of the driving force transmission system is reduced.
  • regenerative control is performed in which the energy input from the left and right front wheels 6 and 7 is converted into electric energy by the motor / generator 27 only after passing through the front wheel drive system.
  • a release request is issued to the dog clutch 8 and the electric coupling 16 is turned on.
  • the control is performed to release the dog clutch 8 in the engaged state. That is, when the dog clutch 8 is released, the load of the rear wheel drive system is applied to the output side of the dog clutch 8 when the dog clutch 8 is released while the electric control coupling 16 is kept engaged. For this reason, the dog clutch 8 in a state in which the meshing load is applied is forcibly released, and it is necessary to output an operating force exceeding the load as a clutch actuator, and the time required to complete the mesh clutch release. Also gets longer.
  • the output rotation of the dog clutch 8 is immediately increased by fastening the electric control coupling 16, so that the rotation synchronization state can be obtained with good response. Therefore, when the dog clutch 8 is fastened, the electric coupling 16 is fastened first, and then the dog clutch 8 is fastened, so that the rotation synchronization state of the dog clutch 8 can be obtained with good response, and the brake foot release operation is quick with good response. The engagement of the dog clutch 8 can be completed.
  • the dog clutch 8 is disposed upstream of the bevel gear 9 and the output pinion 10 provided at the driving branch position to the left and right front wheels 6, 7.
  • the electric control coupling 16 drives the left rear wheel from the bevel gear 9 and the output pinion 10 to the left rear wheel 19 via the rear wheel output shaft 11, the propeller shaft 12 and the drive pinion 13, the ring gear 14, and the rear differential 15.
  • the structure is arranged at the position of the shaft 17. With this configuration, when the “disconnect two-wheel drive mode” is selected, the differential case of the bevel gear 9, the output pinion 10, the rear wheel output shaft 11, the propeller shaft 12, the drive pinion 13, the ring gear 14, and the rear differential 15. The rotation stops.
  • One of the left and right front wheels 6 and 7 and the left and right rear wheels 19 and 20 is a main drive wheel connected to a drive source (horizontal engine 1), and the other is a clutch to the drive source (horizontal engine 1). And a sub-drive wheel connected through Of the driving force transmission systems to the auxiliary driving wheels (left and right rear wheels 19, 20), the clutch is connected to the transmission branch path on the driving branch side and the transmission transmission path on the auxiliary driving wheel side across the differential (rear differential 15), respectively.
  • a meshing clutch (dog clutch 8) and a friction clutch (electric coupling 16) arranged separately are provided,
  • the meshing clutch (dog clutch 8) separates the driving force transmission system to the auxiliary driving wheels (left and right rear wheels 19 and 20) from the driving force transmission system to the main driving wheels (left and right front wheels 6 and 7) by releasing the clutch.
  • the clutch (electric control coupling 16) is a four-wheel drive vehicle that distributes a part of the driving force from the drive source (horizontal engine 1) to the auxiliary drive wheels (left and right rear wheels 19, 20) according to the clutch engagement capacity.
  • Clutch control means (4WD control unit 34, FIG.
  • the four-wheel drive vehicle (four-wheel drive hybrid vehicle) has a “disconnect two-wheel drive mode” in which the mesh clutch (dog clutch 8) and the friction clutch (electric coupling 16) are released, and the mesh clutch (dog clutch 8) and the friction.
  • a “connect four-wheel drive mode” for engaging the clutch (electric coupling 16) The clutch control means (4WD control unit 34, FIG. 5) is connected to the "connect four-wheel drive mode” if the brake is not depressed during the accelerator release operation in the low vehicle speed range in which the "connect four-wheel drive mode" is selected.
  • the drive source has a motor / generator 27 that performs regenerative control when the brake is depressed (FIG. 1). For this reason, in addition to the effect of (1), when the accelerator is released in the low vehicle speed range where the “connect four-wheel drive mode” is selected, the regenerative amount is secured by the amount of friction reduction when the brake is depressed. be able to.
  • the clutch control means (4WD control unit 34, FIG. 5) is engaged with the mesh clutch (dog clutch 8) when the brake foot release operation is performed after shifting to the “disconnect two-wheel drive mode” by the brake depression operation.
  • an engagement request is issued, and after the engagement clutch (dog clutch 8) is brought into a rotation-synchronized state by engagement of the friction clutch (electric control coupling 16), the engagement clutch (dog clutch 8) in the released state is engaged (control). 5 S8 to S13).
  • the meshing clutch (dog clutch 8) can be synchronized in rotation with good response, and the engagement of the meshing clutch (dog clutch 8) can be completed in a short time with good response from the brake foot release operation. Can do.
  • the meshing clutch (dog clutch 8) is disposed upstream of the transfer mechanism (bevel gear 9, output pinion 10) provided at the driving branch position to the auxiliary driving wheels (left and right rear wheels 19, 20).
  • the friction clutch (electric coupling 16) is connected to the drive shaft (left rear wheel 19) from the transfer mechanism (bevel gear 9, output pinion 10) via the propeller shaft 12 and the differential (rear differential 15). It is arranged at the position of the rear wheel drive shaft 17) (FIG. 1). For this reason, in addition to the effects (1) to (4), friction loss and oil agitation loss are effective when the “disconnect two-wheel drive mode” is selected in the four-wheel drive vehicle based on the front wheel drive. It can be suppressed, and fuel efficiency and electricity consumption can be improved.
  • the second embodiment is an example in which a clutch control device is applied to a four-wheel drive vehicle based on a rear wheel drive, and the disposition relationship between the meshing clutch and the friction clutch sandwiching the differential is opposite to that of the first embodiment. .
  • FIG. 7 shows a drive system configuration of a rear-wheel drive-based four-wheel drive vehicle to which the clutch control device is applied.
  • the drive system configuration of the four-wheel drive vehicle will be described below with reference to FIG.
  • the rear wheel drive system of the four-wheel drive vehicle includes a longitudinal engine 61 (drive source), a transmission 62, a rear propeller shaft 63, a rear differential 64, and a left rear wheel drive shaft. 65, a right rear wheel drive shaft 66, a left rear wheel 67 (main drive wheel), and a right rear wheel 68 (main drive wheel). That is, the driving force that has passed through the vertical engine 61 and the transmission 62 is transmitted to the left and right rear wheel drive shafts 65 and 66 via the rear propeller shaft 63 and the rear differential 64, and allows the left and right rear wheels 67 while allowing the differential. , 68 are always driven.
  • the front wheel drive system of the four-wheel drive vehicle includes an electric control coupling 70 (friction clutch), an input side sprocket 71, an output side sprocket 72, a chain 73, in a transfer case 69. And a transfer mechanism is configured. Then, a front propeller shaft 74, a front differential 75, a left front wheel drive shaft 76, a right front wheel drive shaft 77, a left front wheel 78 (sub driving wheel), and a right front wheel 79 (sub driving wheel) connected to the output side sprocket 72. Drive wheel).
  • the electric control coupling 70 is disposed in the transfer case 69 at an upstream position (main drive system side position) from the input side sprocket 71.
  • the drive system rotation rotation of the front propeller shaft 74, etc.
  • the electric coupling 70 stops, so that friction loss, oil agitation loss, etc. Suppressed and improved fuel efficiency.
  • the dog clutch 8 is arranged on the transmission branch side transmission path between which the rear differential 15 is sandwiched, and the auxiliary driving wheel side
  • the electric transmission coupling 16 is separately arranged in the transmission system path. For this reason, when there is a fastening request for the dog clutch 8 in the released state, if the fastening control of the electric coupling 16 is performed, the left side gear of the rear differential 15 is restrained by the rotational speed of the left rear wheel 19.
  • the clutch differential rotation ⁇ N that has decreased with the passage of time becomes a limit when it reaches a certain differential rotation, and thereafter, the clutch differential rotation ⁇ N shifts to increase, As the time elapses, the clutch differential rotation ⁇ N increases.
  • the electric coupling 70 is arranged on the transmission system on the driving branch side with the front differential 75 interposed therebetween.
  • the dog clutch 80 is arranged separately on the transmission path on the auxiliary drive wheel side. For this reason, when there is an engagement request for the dog clutch 80 in the released state, if the engagement control of the electric coupling 70 is performed, the differential case of the front differential 75 is constrained by the rotational speed of the rear propeller shaft 63.
  • the rotational speed of the right side gear (the right front wheel 79) and the differential case is constrained, so that the rotational speed of the left side gear becomes two rotational speeds. It will be decided by.
  • the friction clutch (electric control coupling 70) is upstream of the transfer mechanism (input-side sprocket 71, output-side sprocket 72, chain 73) provided at the driving branch position to the auxiliary drive wheels (left and right front wheels 78, 79). Placed in position, The meshing clutch (dog clutch 80) is located at the position of the drive shaft (left front wheel drive shaft 76) from the transfer mechanism to the sub drive wheel (left front wheel 78) via the propeller shaft (front propeller shaft) and the differential (front differential 75). Deploy.
  • the drive modes may include a “disconnect two-wheel drive mode” and a “connect four-wheel drive mode”.
  • Example 1 an example in which the dog clutch 8 is arranged at the upstream position of the transfer mechanism as the meshing clutch is shown.
  • the meshing clutch may be an example in which a dog clutch is disposed at a position downstream of the transfer mechanism and at the position of the propeller shaft.
  • the electric control coupling 16 is disposed in the middle of the left rear wheel drive shaft 17 as a friction clutch.
  • the friction clutch may be an example in which an electric control coupling is disposed in the middle of the right rear wheel drive shaft.
  • Embodiment 1 shows an example in which the clutch control device of the present invention is applied to a front-wheel drive base four-wheel drive hybrid vehicle equipped with an engine and a motor / generator as drive sources.
  • the clutch control device of the present invention is applied to a rear wheel drive-based four-wheel drive vehicle (4WD engine vehicle) in which the main drive wheels are the left and right rear wheels.
  • the present invention can be applied to a rear wheel drive-based four-wheel drive vehicle in which the disposition relationship between the meshing clutch and the friction clutch is the relationship of the first embodiment.
  • the present invention can be applied to a front wheel drive-based four-wheel drive vehicle in which the engagement relationship between the meshing clutch and the friction clutch is the relationship of the second embodiment.
  • the present invention can also be applied to a 4WD engine vehicle in which only an engine is mounted as a drive source and a 4WD electric vehicle in which only a motor / generator is mounted as a drive source.

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Abstract

 コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、再加速時の4輪駆動性能の確保とブレーキ操作時の駆動力伝達系フリクションの低減との両立を図るために、左右後輪(19,20)への駆動力伝達系に、ドグクラッチ(8)と電制カップリング(16)を有し、ドグクラッチ(8)の締結/解放制御と電制カップリング(16)の締結/解放制御を行う4WDコントロールユニット(34)を備える4輪駆動ハイブリッド車のクラッチ制御装置において、4輪駆動ハイブリッド車は、「ディスコネクト2輪駆動モード」と「コネクト4輪駆動モード」と、を有し、4WDコントロールユニット(34)は、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないと「コネクト4輪駆動モード」を維持し、ブレーキが踏み込まれると「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行する。

Description

4輪駆動車のクラッチ制御装置
 本発明は、副駆動輪への駆動力伝達系に、噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備えた4輪駆動車のクラッチ制御装置に関する。
 従来、後輪への駆動力伝達系に、噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備えた前輪駆動ベースの4輪駆動車が知られている(例えば、特許文献1参照)。この4輪駆動車では、2輪駆動モードから4輪駆動モードへの切り替え時には、摩擦クラッチを締結した後、噛み合いクラッチを締結する。又、4輪駆動モードから2輪駆動モードへの切り替え時には、摩擦クラッチを解放した後、噛み合いクラッチを解放する。
特開2010-254058号公報
 しかしながら、従来装置にあっては、2輪駆動モードと4輪駆動モードをどのような車両状態で選択するかが明示されていない。このため、低車速域でのアクセル足放し操作時に再加速に備えて4輪駆動モードを選択しているとき、ブレーキが踏み込まれても4輪駆動モードが維持される。したがって、駆動力伝達系のフリクションが高くなってしまう、という問題があった。
 本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、再加速時の4輪駆動性能の確保とブレーキ操作時の駆動力伝達系フリクションの低減との両立を図ることができる4輪駆動車のクラッチ制御装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明は、左右前輪と左右後輪のうち、一方を駆動源に接続される主駆動輪とし、他方を前記駆動源にクラッチを介して接続される副駆動輪とする。
前記クラッチとして、前記副駆動輪への駆動力伝達系のうち、デファレンシャルを挟んだ駆動分岐側の伝達系路と副駆動輪側の伝達系路にそれぞれ分けて配置される噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備える。
前記噛み合いクラッチは、クラッチ解放により前記副駆動輪への駆動力伝達系を、前記主駆動輪への駆動力伝達系から切り離し、前記摩擦クラッチは、クラッチ締結容量に応じて前記駆動源からの駆動力の一部を前記副駆動輪へ配分する。
この4輪駆動車において、前記噛み合いクラッチの締結/解放制御と前記摩擦クラッチの締結/解放制御を行うクラッチ制御手段を設ける。
前記4輪駆動車は、前記噛み合いクラッチと前記摩擦クラッチを解放するディスコネクト2輪駆動モードと、前記噛み合いクラッチと前記摩擦クラッチを締結するコネクト4輪駆動モードと、を有する。
前記クラッチ制御手段は、前記コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないと前記コネクト4輪駆動モードを維持し、ブレーキが踏み込まれると前記ディスコネクト2輪駆動モードへ移行する。
 よって、コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないとコネクト4輪駆動モードが維持され、ブレーキが踏み込まれるとディスコネクト2輪駆動モードへ移行される。
すなわち、「コネクト4輪駆動モード」は、加速要求時等において駆動源からの駆動力を4輪に配分する駆動性能が高い4輪駆動モードである。「ディスコネクト2輪駆動モード」は、噛み合いクラッチから摩擦クラッチまでの副駆動輪への駆動力伝達系の回転を止めてフリクション損失等を抑えた2輪駆動モードである。
これに対し、アクセル足放し操作のときであって、ブレーキ操作無しのときは直後のアクセル踏み込みによる再加速要求に備えておく必要があるが、ブレーキ操作有りのときは再加速要求に備える必要性に乏しい点に着目した。したがって、ブレーキが踏み込まれないと「コネクト4輪駆動モード」が維持されるため、アクセル足放しからアクセル踏み込み操作へ移行する再加速時において加速要求に応え4輪駆動性能が確保される。一方、ブレーキが踏み込まれると「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行されるため、ブレーキ操作時における駆動力伝達系フリクションが低減される。
この結果、コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、再加速時の4輪駆動性能の確保とブレーキ操作時の駆動力伝達系フリクションの低減との両立を図ることができる。
実施例1のクラッチ制御装置が適用された前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車の駆動系構成を示す駆動系構成図である。 実施例1のクラッチ制御装置が適用された前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車の制御系構成を示す制御系構成図である。 実施例1の「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御で用いられる車速とアクセル開度に応じた駆動モード切り替えマップを示す基本マップ図である。 実施例1の「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御による駆動モード(ディスコネクト2輪駆動モード・スタンバイ2輪駆動モード・コネクト4輪駆動モード)の切り替え遷移を示す駆動モード遷移図である。 実施例1の4WDコントロールユニットにて実行されるクラッチ制御処理の流れを示すフローチャートである。 「コネクト4輪駆動モード」のコースト走行中にブレーキ踏み込み操作が一時的に行われたときのアクセル開度(ACC)・ブレーキ作動状態・エンジントルク・車速(VSP)・カップリング伝達トルク(TETS)・ドグクラッチ解放/締結状態の各特性を示すタイムチャートである。 実施例2のクラッチ制御装置が適用された後輪駆動ベースの4輪駆動車の駆動系構成を示す駆動系構成図である。
 以下、本発明の4輪駆動車のクラッチ制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1及び実施例2に基づいて説明する。
 まず、構成を説明する。
実施例1における前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車(4輪駆動車の一例)のクラッチ制御装置の構成を、「4輪駆動ハイブリッド車の駆動系構成」、「4輪駆動ハイブリッド車の制御系構成」、「駆動モード切り替え構成」、「クラッチ制御構成」に分けて説明する。
 [4輪駆動ハイブリッド車の駆動系構成]
図1は、クラッチ制御装置が適用された前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車の駆動系構成を示す。以下、図1に基づき、4輪駆動ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
 前記4輪駆動ハイブリッド車の前輪駆動系は、図1に示すように、横置きエンジン1(駆動源)と、エンジンクラッチ26と、モータ/ジェネレータ27(駆動源)と、変速機2と、を備えている。変速機2の下流側に、フロントデファレンシャル3と、左前輪ドライブシャフト4と、右前輪ドライブシャフト5と、左前輪6(主駆動輪)と、右前輪7(主駆動輪)と、を備えている。
すなわち、エンジンクラッチ26の締結によるハイブリッド車モード(以下、「HEVモード」という。)と、エンジンクラッチ26の解放による電気自動車モード(以下、「EVモード」という。)と、を切り替え可能としている。「HEVモード」は、高アクセル開度領域にて選択され、「EVモード」は、低アクセル開度領域にて選択される。
例えば、「EVモード」でのモータ/ジェネレータ27の力行時には、モータ/ジェネレータ27及び変速機2を経過した駆動力が、フロントデァレンシャル3を介して左右前輪ドライブシャフト4,5に伝達され、差動を許容しながら左右前輪6,7を常時駆動する。また、「EVモード」でのモータ/ジェネレータ27の回生時には、左右前輪6,7からの駆動エネルギーが、左右前輪ドライブシャフト4,5、フロントデァレンシャル3及び変速機2を介してモータ/ジェネレータ27に入力される。そして、モータ/ジェネレータ27にて電気エネルギーに変換してバッテリ57(図2参照)を充電する。
 前記4輪駆動ハイブリッド車の後輪駆動系は、図1に示すように、ドグクラッチ8(噛み合いクラッチ)と、ベベルギア9と、出力ピニオン10と、後輪出力軸11と、プロペラシャフト12と、を備えている。そして、ドライブピニオン13と、リングギア14と、リアデファレンシャル15と、電制カップリング16(摩擦クラッチ)と、左後輪ドライブシャフト17と、右後輪ドライブシャフト18と、左後輪19(副駆動輪)と、右後輪20(副駆動輪)と、を備えている。なお、図1中、21は自在継手である。
すなわち、ドグクラッチ8と電制カップリング16を共に解放する2輪駆動モード(=ディスコネクト2輪駆動モード)を選択することが可能な駆動系構成としている。このドグクラッチ8と電制カップリング16を解放することにより、ドグクラッチ8より下流側の駆動系回転(プロペラシャフト12等の回転)が停止することで、フリクション損失やオイル攪拌損失などが抑えられ、燃費向上が達成される。
 前記ドグクラッチ8は、左右前輪6,7から左右後輪19,20への駆動分岐位置に設けられ、クラッチ解放により左右後輪19,20への駆動力伝達系を、左右前輪6,7への駆動力伝達系から切り離す噛み合いクラッチである。ドグクラッチ8の入力側噛み合い部材は、フロントデファレンシャル3のデフケースに連結され、ドグクラッチ8の出力側噛み合い部材は、ベベルギア9に連結されている。このドグクラッチ8とベベルギア9と出力ピニオン10と後輪出力軸11の一部は、フロントデフハウジング22の隣接位置に固定されたトランスファケース23に内蔵されている。このドグクラッチ8としては、例えば、一対の噛み合い部材のうち一方を固定部材とし他方を可動部材とし、固定部材と可動部材との間に締結方向に付勢するバネを設け、可動部材の外周にソレノイドピンと嵌合可能なネジ溝が形成されたものを用いる。ドグクラッチ8の解放時は、ネジ溝に対しソレノイドピンを突出させて嵌合すると、可動部材が回転しながら解放方向にストロークし、ストローク量が所定量を超えると噛み合い締結を解放する。一方、ドグクラッチ8の締結時は、ネジ溝に対するソレノイドピンの嵌合を解除すると、バネ付勢力により固定部材に向かって可動部材が締結方向にストロークし、両者の歯部が噛み合って締結する。
 前記電制カップリング16は、ドグクラッチ8よりも下流位置に設けられ、クラッチ締結容量に応じて横置きエンジン1からの駆動力の一部を左右後輪19,20へ配分する摩擦クラッチである。電制カップリング16の入力側クラッチプレートは、リアデファレンシャル15の左サイドギアに連結され、出力側クラッチプレートは、左後輪ドライブシャフト17に連結されている。この電制カップリング16は、リアデフハウジング24の隣接位置に固定されたカップリングケース25に内蔵されている。この電制カップリング16としては、例えば、入力側と出力側のプレートを交互に複数配置した多板摩擦クラッチと、対向するカム面を有する固定カムピストン及び可動カムピストンと、対向するカム面間に介装されたカム部材と、を有するものを用いる。電制カップリング16の締結時は、可動カムピストンを電動モータにより回転させると、ピストン間隔を拡大するカム作用により可動カムピストンが回転角に応じてクラッチ締結方向にストロークし、多板摩擦クラッチの摩擦締結力を増すことで行う。電制カップリング16の解放時は、可動カムピストンを電動モータにより締結方向とは逆方向に回転させると、ピストン間隔を縮小するカム作用により可動カムピストンが回転角に応じてクラッチ解放方向にストロークし、多板摩擦クラッチの摩擦締結力を減じることで行う。
 [4輪駆動ハイブリッド車の制御系構成]
図2は、クラッチ制御装置が適用された前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車の制御系構成を示す。以下、図2に基づき、4輪駆動ハイブリッド車の制御系構成を説明する。
 前記4輪駆動ハイブリッド車の制御系は、図2に示すように、エンジンコントロールモジュール31と、変速機コントロールモジュール32と、ABSアクチュエータコントロールユニット33と、4WDコントロールユニット34と、を備えている。
 前記エンジンコントロールモジュール31は、横置きエンジン1の制御ディバイスであり、エンジン回転数センサ35やアクセル開度センサ36等からの検出信号を入力する。このエンジンコントロールモジュール31からは、CAN通信線37を介して4WDコントロールユニット34に対し、エンジン回転数情報やアクセル開度情報(ACC情報)が入力される。
 前記変速機コントロールモジュール32は、変速機2の制御ディバイスであり、変速機入力回転数センサ38や変速機出力回転数センサ39等からの検出信号を入力する。この変速機コントロールモジュール32からは、CAN通信線37を介して4WDコントロールユニット34に対し、ギアレシオ情報(ギア比情報)が入力される。
 前記ABSアクチュエータコントロールユニット33は、各輪のブレーキ液圧を制御するABSアクチュエータの制御ディバイスであり、ヨーレートセンサ40や横Gセンサ41や前後Gセンサ42や車輪速センサ43,44,45,46等からの検出信号を入力する。このABSアクチュエータコントロールユニット33からは、CAN通信線37を介して4WDコントロールユニット34に対し、ヨーレート情報や横G情報や前後G情報や各輪の車輪速情報が入力される。なお、上記情報以外に、ステアリング舵角センサ47から舵角情報が、CAN通信線37を介して4WDコントロールユニット34に対し入力される。また、左右後輪速情報の平均値を車速情報(VSP情報)とする。
 前記4WDコントロールユニット34は、ドグクラッチ8と電制カップリング16の締結/解放制御ディバイスであり、各種入力情報に基づいて演算処理を行う。そして、ドグクラッチアクチュエータ48(ソレノイド)と電制カップリングアクチュエータ49(電動モータ)に駆動制御指令を出力する。ここで、CAN通信線37以外からの入力情報源として、駆動モード選択スイッチ50、ブレーキ操作の有無を検出するブレーキスイッチ51、リングギア回転数センサ52、ドグクラッチストロークセンサ53、モータ回転角度センサ54等を有する。
 前記駆動モード選択スイッチ50は、「2WDモード」と「ロックモード」と「オートモード」をドライバーが切り替え選択するスイッチである。「2WDモード」が選択されると、ドグクラッチ8と電制カップリング16を解放した前輪駆動の2WD状態が維持される。「ロックモード」が選択されると、ドグクラッチ8と電制カップリング16を締結した完全4WD状態が維持される。さらに、「オートモード」が選択されると、車両状態(車速VSP、アクセル開度ACC)に応じてドグクラッチ8と電制カップリング16の締結/解放が自動制御される。ここで、「オートモード」には、「エコオートモード」と「スポーツオートモード」の選択肢があり、ドグクラッチ8を締結し、電制カップリング16を解放する「スタンバイ2輪駆動モード」が選択肢により異なる。つまり、「エコオートモード」の選択時には、電制カップリング16を完全解放状態にして待機するが、「スポーツオートモード」の選択時には、電制カップリング16を締結直前の解放状態にして待機する。
 前記リングギア回転数センサ52は、ドグクラッチ8の出力回転数情報を取得するためのセンサであり、リングギア回転数検出値に、リア側ギア比とフロント側ギア比を演算に考慮することで、ドグクラッチ8の出力回転数を演算する。なお、ドグクラッチ8の入力回転数情報は、左車輪速センサ43からの左前輪速と、右車輪速センサ44からの右前輪速と、の平均値演算により取得する。
 前記CAN通信線37には、モータ/ジェネレータ27を制御するモータコントローラ55が接続されている。このモータコントローラ55からのインバータ56に対する力行指令によりバッテリ57からの直流をモータ/ジェネレータ27への三相交流に変換し、回生指令によりモータ/ジェネレータ27により発電された三相交流をバッテリ57へ充電する直流に変換する。インバータ56に対する回生指令は、ブレーキ操作時、要求制動力要求を、回生制動分(優先)と液圧制動分で受け持つ回生協調制御を行うときに出力される。
 [駆動モード切り替え構成]
 図3は、「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御で用いられる車速VSPとアクセル開度ACCに応じた駆動モード切り替えマップを示し、図4は、駆動モード(ディスコネクト2輪駆動モード・スタンバイ2輪駆動モード・コネクト4輪駆動モード)の切り替え遷移を示す。以下、図3及び図4に基づき、駆動モード切り替え構成を説明する。
 前記駆動モード切り替えマップは、図3に示すように、車速VSPとアクセル開度ACCに応じて、ディスコネクト2輪駆動モード(Disconnect)と、スタンバイ2輪駆動モード(Stand-by)と、コネクト4輪駆動モード(Connect)と、を分けた設定としている。この3つの駆動モードは、アクセル開度ゼロで設定車速VSP0の基点aから車速VSPの上昇に比例してアクセル開度ACCが上昇する領域区分線Aと、領域区分線Aとの交点bから高車速側に引いた一定アクセル開度ACC0の領域区分線Bと、により分けている。
 前記ディスコネクト2輪駆動モード(Disconnect)は、アクセル開度ACCが設定開度ACC0以下であって、アクセル開度ACCがゼロの車速軸線と領域区分線Aと領域区分線Bにより囲まれる高車速領域に設定している。すなわち、アクセル開度ACCが設定開度ACC0以下であるため、駆動スリップによる左右前輪6,7と左右後輪19,20の差回転発生頻度が極めて小さいと共に、駆動スリップが発生してもスリップが緩増する4WD要求の低い領域に設定している。
 前記スタンバイ2輪駆動モード(Stand-by)は、アクセル開度ACCが設定開度ACC0超えていて、領域区分線Aと領域区分線Bにより規定される高車速領域に設定している。つまり、車速VSPが高車速域であるため、4WD要求が低いものの、アクセル開度ACCが設定開度ACC0を超えているため、駆動スリップにより左右前輪6,7と左右後輪19,20の差回転が発生すると、スリップが急増する可能性が高い領域に設定している。
 前記コネクト4輪駆動モード(Connect)は、車速VSPがゼロのアクセル開度軸線と、アクセル開度ACCがゼロの車速軸線と、領域区分線Aと、により囲まれる低車速領域に設定している。つまり、発進時や車速VSPが低いもののアクセル開度ACCが高い高負荷走行等のように、4WD要求が高い領域に設定している。
 前記ディスコネクト2輪駆動モード(Disconnect)が選択されると、図4の枠線C内に示すように、ドグクラッチ8と電制カップリング16が共に解放された2WD走行(Disconnect)になる。このディスコネクト2輪駆動モードでは、基本的に左右前輪6,7にのみ駆動力を伝達しての前輪駆動の2WD走行(Disconnect)が維持される。しかし、前輪駆動の2WD走行中に左右前輪6,7に駆動スリップが発生し、駆動スリップ量(=前後輪の差回転量)が閾値を超えると、電制カップリング16を摩擦締結する。その後、回転同期状態が判定されるとドグクラッチ8を噛み合い締結し、左右後輪19,20に駆動力を配分することで、駆動スリップを抑える前後輪の差回転制御が行われる。
 前記スタンバイ2輪駆動モード(Stand-by)が選択されると、図4の枠線D内に示すように、ドグクラッチ8を締結し電制カップリング16を解放する2WD走行(Stand-by)になる。このスタンバイ2輪駆動モードでは、基本的に左右前輪6,7にのみ駆動力を伝達する前輪駆動の2WD走行(Stand-by)が維持される。しかし、前輪駆動の2WD走行中に左右前輪6,7に駆動スリップが発生し、駆動スリップ量(=前後輪の差回転量)が閾値を超えると、予めドグクラッチ8が噛み合い締結されているため、電制カップリング16の摩擦締結のみを行う。この電制カップリング16の摩擦締結により、応答良く左右後輪19,20に駆動力を配分することで、駆動スリップを抑える前後輪の差回転制御が行われる。
 前記コネクト4輪駆動モード(Connect)が選択されると、図4の枠線E内に示すように、ドグクラッチ8と電制カップリング16が共に締結された4WD走行(Connect)になる。このコネクト4輪駆動モード(Connect)では、基本的に左右前輪6,7と左右後輪19,20に対して路面状況に合わせた最適の駆動力配分(例えば、発進時制御やアクセル開度対応制御や車速対応制御等)とする駆動力配分制御が行われる。但し、4WD走行中に、ステアリング舵角センサ47やヨーレートセンサ40や横Gセンサ41や前後Gセンサ42からの情報により、車両の旋回状態が判断されると、電制カップリング16の締結容量を低下させてタイトコーナーブレーキング現象を抑える制御が行われる。
 前記2WD走行(Disconnect)と2WD走行(Stand-by)と4WD走行(Connect)の切り替え遷移は、車速VSPとアクセル開度ACCにより決まる動作点が、図3に示す領域区分線Aや領域区分線Bを横切るときに出力される駆動モードの切り替え要求により行われる。各駆動モードの切り替え遷移速度については、4WD要求に応える駆動モードへの遷移速度を、燃費要求に応えるディスコネクト2輪駆動モードへの遷移速度よりも優先するように決めている。
すなわち、2WD走行(Disconnect)→2WD走行(Stand-by)の切り替え遷移速度(図4の矢印F)を早くし、2WD走行(Stand-by)→2WD走行(Disconnect)の切り替え遷移速度(図4の矢印G)を遅くしている。同様に、2WD走行(Disconnect)→4WD走行(Connect)の切り替え遷移速度(図4の矢印H)を早くし、4WD走行(Connect)→2WD走行(Disconnect)の切り替え遷移速度(図4の矢印I)を遅くしている。これに対し、2WD走行(Stand-by)→4WD走行(Connect)の切り替え遷移速度(図4の矢印J)と、4WD走行(Connect)→2WD走行(Stand-by)の切り替え遷移速度(図4の矢印K)は、同じ早い速度にしている。
 [クラッチ制御構成]
 図5は、4WDコントロールユニット34にて実行されるクラッチ制御処理流れを示す(クラッチ制御手段)。以下、クラッチ制御処理構成をあらわす図5の各ステップについて説明する。このフローチャートは、「オートモード」の選択時であり、かつ、図3の駆動モード切り替えマップに基づき、ドグクラッチ8と電制カップリング16が共に締結されている「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速領域のときに実行される。
 ステップS1では、「コネクト4輪駆動モード」であるか否かを判断する。YES(「コネクト4輪駆動モード」)の場合はステップS2へ進み、NO(「ディスコネクト2輪駆動モード」)の場合はステップS8へ進む。
 ステップS2では、ステップS1での「コネクト4輪駆動モード」であるとの判断に続き、アクセル足放し操作時であるか否かを判断する。YES(アクセルOFF)の場合はステップS3へ進み、NO(アクセルON)の場合はリターンへ進む。
ここで、アクセル足放し操作時であるか否かは、アクセル開度センサ36からのアクセル開度情報により判断する。また、リターンへ進んだ場合、「コネクト4輪駆動モード」が維持される。
 ステップS3では、ステップS2でのアクセルOFFであるとの判断に続き、ブレーキ踏み込み操作時であるか否かを判断する。YES(ブレーキON)の場合はステップS4へ進み、NO(ブレーキOFF)の場合はリターンへ進む。
ここで、ブレーキ踏み込み操作時であるか否かは、ブレーキスイッチ51からのブレーキスイッチ情報により判断する。そして、ブレーキONと判断された場合、「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」への移行であると判断し、ドグクラッチ8に対して解放要求を出す。また、リターンへ進んだ場合、「コネクト4輪駆動モード」が維持される。
 ステップS4では、ステップS3でのブレーキONであるとの判断、或いは、ステップS5での電制カップリング16の解放未完了であるとの判断に続き、ドグクラッチ8に対する解放要求に基づき、先ず電制カップリング16のカップリングアクチュエータ49に対し解放指令を出力し、ステップS5へ進む。
 ステップS5では、ステップS4での電制カップリング16の解放指令出力に続き、電制カップリング16の解放が完了したか否かを判断する。YES(電制カップリング解放完了)の場合はステップS6へ進み、NO(電制カップリング解放未完了)の場合はステップS4へ戻る。
ここで、電制カップリング16の解放完了は、モータ回転角度センサ54からのモータ回転角度情報が、電制カップリング16の解放完了角度に到達することで判断される。
 ステップS6では、ステップS5での電制カップリング解放完了であるとの判断、或いは、ステップS7でのドグクラッチ解放未完了であるとの判断に続き、ドグクラッチ8のクラッチアクチュエータ48に対し解放指令を出力し、ステップS7へ進む。
 ステップS7では、ステップS6でのドグクラッチ8の解放指令出力に続き、ドグクラッチ8が噛み合い解放を完了したか否かを判断する。YES(ドグクラッチ解放完了)の場合はリターンへ進み、NO(ドグクラッチ解放未完了)の場合はステップS6へ戻る。
ここで、ドグクラッチ8が噛み合い解放を完了したか否かは、ドグクラッチストロークセンサ53からのストローク情報に基づいて判断する。また、リターンへ進んだ場合、それ以降、図3の動作点判断によっては「コネクト4輪駆動モード」の領域にあるにもかかわらず、例外的に「ディスコネクト2輪駆動モード」として取り扱われる。
 ステップS8では、ステップS1での「ディスコネクト2輪駆動モード」であるとの判断に続き、ブレーキ足放し操作時であるか否かを判断する。YES(ブレーキOFF)の場合はステップS9へ進み、NO(ブレーキON)の場合はリターンへ進む。
ここで、ブレーキ足放し操作時であるか否かは、ブレーキスイッチ51からのブレーキスイッチ情報により判断する。そして、ブレーキOFFと判断された場合、「ディスコネクト2輪駆動モード」から「コネクト4輪駆動モード」への移行であると判断し、ドグクラッチ8に対して締結要求を出す。また、リターンへ進んだ場合、「ディスコネクト2輪駆動モード」が維持される。
 ステップS9では、ステップS8でのブレーキOFFとの判断、或いは、ステップS11でのΔN>αであるとの判断に続き、ドグクラッチ8に対する締結要求に基づき、先ず電制カップリング16のカップリングアクチュエータ49に対し締結指令を出力し、ステップS10へ進む。
ここで、カップリングアクチュエータ49に対する締結指令は、「コネクト4輪駆動モード」へ復帰する場合、短時間にて電制カップリング16が完全締結状態となる急勾配指令としている。
 ステップS10では、ステップS9での電制カップリング16の締結指令出力に続き、ドグクラッチ8の差回転であるクラッチ差回転ΔNを演算し、ステップS11へ進む。
ここで、クラッチ差回転ΔNは、ドグクラッチ8の入力回転数(左右前輪速平均値)から出力回転数(リングギア回転数検出値に基づく演算値)を差し引くことで演算される。
 ステップS11では、ステップS10でのクラッチ差回転ΔNの演算に続き、クラッチ差回転ΔNが、回転同期判定閾値α以下であるか否かを判断する。YES(ΔN≦α)の場合はステップS12へ進み、NO(ΔN>α)の場合はステップS9へ戻る。
ここで、回転同期判定閾値αは、ドグクラッチ8の噛み合い締結が可能な回転同期状態を判定するクラッチ差回転値であり、固定値で与えても良いし、車速VSP等に応じた可変値で与えても良い。
 ステップS12では、ステップS11でのΔN≦αであるとの判断、或いは、ステップS13でのドグクラッチ締結未完了であるとの判断に続き、ドグクラッチ8のクラッチアクチュエータ48に対し締結指令を出力し、ステップS13へ進む。
 ステップS13では、ステップS12でのドグクラッチ8の締結指令出力に続き、ドグクラッチ8が噛み合い締結を完了したか否かを判断する。YES(ドグクラッチ締結完了)の場合はリターンへ進み、NO(クラッチ締結未完了)の場合はステップS12へ戻る。
ここで、ドグクラッチ8が噛み合い締結を完了したか否かは、ドグクラッチストロークセンサ53からのストローク情報に基づいて判断する。また、リターンへ進んだ場合、それ以降、「コネクト4輪駆動モード」として取り扱われる。
 次に、作用を説明する。
実施例1の4輪駆動ハイブリッド車のクラッチ制御装置における作用を、「駆動系クラッチの締結/解放制御作用」、「ブレーキ操作による駆動モード切り替え制御作用」、「駆動モード切り替え制御での他の特徴作用」に分けて説明する。
 [駆動系クラッチの締結/解放制御作用]
 まず、図5のフローチャートに基づき、駆動系クラッチ(ドグクラッチ8、電制カップリング16)の締結/解放制御処理動作の流れを説明する。
 まず、「コネクト4輪駆動モード」が選択されているアクセル踏み込みによる低車速走行中は、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→リターンへと進む。すなわち、ドグクラッチ8と電制カップリング16を共に締結する「コネクト4輪駆動モード」が維持される。
 次に、「コネクト4輪駆動モード」が選択されているアクセル足放し及びブレーキ足放しによる低車速コースト走行中は、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→リターンへと進む。すなわち、ドグクラッチ8と電制カップリング16を共に締結する「コネクト4輪駆動モード」が維持される。
 次に、「コネクト4輪駆動モード」が選択されているアクセル足放しによる低車速コースト走行中にブレーキ踏み込み操作を行ったときは、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進む。例えば、動作点が図3のL点からM点(ブレーキ踏み込み操作時点)を経由してN点へ移動するようなとき、ステップS4では、ブレーキ踏み込み操作があると、直ちに電制カップリング16のカップリングアクチュエータ49に対し解放指令が出力される。次のステップS5では、電制カップリング16が解放を完了したか否かが判断され、電制カップリング16が解放未完了と判断されている間は、ステップS4→ステップS5へと進む流れが繰り返される。ステップS5にて電制カップリング16が解放を完了したと判断されると、ステップS5からステップS6→ステップS7へと進む。ステップS6では、電制カップリング16の解放を完了すると、直ちにドグクラッチ8のクラッチアクチュエータ48に対し噛み合い解放指令が出力される。次のステップS7では、ドグクラッチ8が噛み合い解放を完了したか否かが判断され、ドグクラッチ8が解放未完了と判断されている間は、ステップS6→ステップS7へと進む流れが繰り返される。ステップS7にてドグクラッチ8が噛み合い解放を完了したと判断されると、ステップS7からリターンへ進む。
このように、低車速コースト走行中にブレーキ踏み込み操作を行うと、動作点としては「コネクト4輪駆動モード」に存在するにもかかわらず、「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行される。
 そして、「ディスコネクト2輪駆動モード」への切り替え移行後、ブレーキ踏み込み操作が維持されている間は、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS8→リターンへと進む流れが繰り返される。その後、ブレーキペダルから足を放すと、ステップS8からステップS9→ステップS10→ステップS11へと進む。すなわち、ステップS8にてブレーキ足放しであると判断されると、ステップS9では、直ちに電制カップリング16のカップリングアクチュエータ49に対し締結指令が出力される。ステップS10では、ドグクラッチ8の差回転であるクラッチ差回転ΔNが演算され、ステップS11では、クラッチ差回転ΔNが、回転同期判定閾値α以下であるか否かが判断される。そして、ステップS11において、ΔN>αと判断されている間は、ステップS9→ステップS10→ステップS11へと進む流れが繰り返される。その後、ステップS11での回転同期判定条件が成立すると、ステップS11からステップS12→ステップS13へと進み、ステップS12では、ドグクラッチ8のクラッチアクチュエータ48に対し締結指令が出力される。次のステップS13では、ドグクラッチ8が噛み合い締結を完了したか否かが判断され、クラッチ締結未完了と判断されている間は、ステップS12→ステップS13へと進む流れが繰り返される。ステップS13にてドグクラッチ8が噛み合い締結を完了したと判断されると、ステップS13からリターンへ進む。
このように、「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行した後、ブレーキ足放し操作を行うと、「ディスコネクト2輪駆動モード」から「コネクト4輪駆動モード」へと切り替え復帰される。
 次に、図6のタイムチャートに基づき、「コネクト4輪駆動モード」のコースト走行中にブレーキ踏み込み操作が一時的に行われたときのドグクラッチ8及び電制カップリング16の締結/解放制御作用を説明する。
時刻t1にてアクセル開度ACCが急低下すると、時刻t1からエンジントルクが低下を開始すると共に、車速VSPの上昇勾配が低下する。そして、時刻t2にてブレーキ踏み込み操作が行われると、時刻t2のタイミングにて電制カップリング16の解放が開始され、車速VSPが減速勾配へと移行する。そして、時刻t3にて電制カップリング16の解放を完了すると、ドグクラッチ8の噛み合い締結が解放される。このドグクラッチ8の解放により、ドグクラッチ8より下流側の後輪駆動力伝達系が前輪駆動力伝達系から切り離され、「ディスコネクト2輪駆動モード」とされる。
 ブレーキ踏み込み操作が継続する時刻t3から時刻t4までの間は、「ディスコネクト2輪駆動モード」が維持される。そして、時刻t4にてブレーキ足放し操作がなされると、時刻t4のタイミングにて電制カップリング16の締結が開始され、停止していたプロペラシャフト12が回転を開始する。これにより、ドグクラッチ8のクラッチ差回転ΔNが低下を開始し、時刻t5にてクラッチ差回転ΔNが回転同期であると判定されると、ドグクラッチ8が噛み合い締結される。このドグクラッチ8の噛み合い締結により、ドグクラッチ8より前輪駆動力伝達系と後輪駆動力伝達系が接続され、「ディスコネクト2輪駆動モード」から「コネクト4輪駆動モード」へと切り替え移行される。
 このように、低車速コースト走行中に時刻t2にてブレーキ踏み込み操作を行うと、動作点としては「コネクト4輪駆動モード」に存在するにもかかわらず、時刻t3にて「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行する。そして、「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行した後、時刻t4にてブレーキ足放し操作を行うと、時刻t5にて「ディスコネクト2輪駆動モード」から「コネクト4輪駆動モード」へと切り替え復帰する。
 [ブレーキ操作による駆動モード切り替え制御作用]
 「コネクト4輪駆動モード」と「ディスコネクト2輪駆動モード」と「スタンバイ2輪駆動モード」は、図3に示すように、車速VSPとアクセル開度ACCにより選択される領域を設定している。特に、「コネクト4輪駆動モード」は、車速VSPが低車速域にあると、アクセル開度ACCの大きさとは無関係に選択される。
 このため、低車速域でのアクセル足放し操作時に再加速に備えて「コネクト4輪駆動モード」を選択しているときには、ブレーキが踏み込まれなくてもブレーキが踏み込まれても「コネクト4輪駆動モード」が維持されることになる。したがって、ブレーキが踏み込まれているとき、後輪駆動力伝達系のフリクションが高くなってしまう。特に、4輪駆動ハイブリッド車の場合、ブレーキが踏み込まれているときに回生制御が行われるが、駆動系のフリクションが高くなっているため、回生効率が悪くなり、フリクション損失分だけ回生量が低下する。
 一方、低車速域で「コネクト4輪駆動モード」を選択しているとき、アクセル足放し操作があると、ブレーキが踏み込まれなくてもブレーキが踏み込まれても「ディスコネクト2輪駆動モード」に切り替え移行するとする。この場合、ブレーキが踏み込まれているときには、後輪駆動力伝達系のフリクションが低減される。しかし、ブレーキが踏み込まれていないときには、「ディスコネクト2輪駆動モード」に切り替えられているため、アクセル足放しからアクセル踏み込み操作へ移行する再加速時において加速要求に応えることができず、4輪駆動性能への跳ね返りがある。
 これに対し、実施例1では、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないと「コネクト4輪駆動モード」を維持する。一方、ブレーキが踏み込まれると「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行する構成とした。
 すなわち、「コネクト4輪駆動モード」は、加速要求時等において駆動源からの駆動力を4輪に配分する駆動性能が高い4輪駆動モードである。「ディスコネクト2輪駆動モード」は、ドグクラッチ8から電制カップリング16までの左右後輪19,20への後輪駆動力伝達系の回転を止めてフリクション損失等を抑えた2輪駆動モードである。
 これに対し、アクセル足放し操作のときであって、ブレーキ操作無しのときは直後のアクセル踏み込みによる再加速要求に備えておく必要がある。しかし、ブレーキ操作有りのときは、ブレーキ足放し操作をした後、アクセル踏み込み操作を行うという操作手順となり、ブレーキ操作無しのときに比べ再加速要求に備える必要性に乏しい点に着目した。
 この着目点にしたがって、ブレーキが踏み込まれないと「コネクト4輪駆動モード」が維持されるため、アクセル足放しからアクセル踏み込み操作へ移行する再加速時において加速要求に応え4輪駆動性能が確保される。一方、ブレーキが踏み込まれると「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」へ切り替え移行されるため、ブレーキ操作時における後輪駆動力伝達系のフリクションが低減される。
この結果、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、再加速時の4輪駆動性能の確保とブレーキ操作時の後輪駆動力伝達系のフリクション低減との両立を図ることができる。
 [駆動モード切り替え制御での他の特徴作用]
 実施例1では、駆動源に、ブレーキの踏み込み操作時に回生制御を行うモータ/ジェネレータ27を有する構成とした。
すなわち、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれると「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行し、上記のように、後輪駆動力伝達系のフリクションが低減される。一方、ブレーキ操作による制動減速時、左右前輪6,7から入力されるエネルギーを、前輪駆動系のみを経過してモータ/ジェネレータ27により電気エネルギーに変換する回生制御が行われる。よって、ブレーキ操作時には、後輪駆動力伝達系から受けるフリクションが低減されることで、回生量がフリクション低減分だけ多く確保されることになる。
したがって、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれると回生量をフリクション低減分だけ多く確保することができる。
 実施例1では、ブレーキ踏み込み操作により「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」への移行が判断されると、ドグクラッチ8に対して解放要求を出し、電制カップリング16を解放した後、締結状態のドグクラッチ8を解放する制御を行う構成とした。
すなわち、ドグクラッチ8の解放時、電制カップリング16を締結したままで、ドグクラッチ8を解放しようとすると、後輪駆動系の負荷がドグクラッチ8の出力側に加わっている。このため、噛み合い負荷が加わっている状態のドグクラッチ8を強制的に解放することになり、クラッチアクチュエータとして負荷を上回る操作力を出す必要があるし、ドグクラッチ8の噛み合い解放を完了するのに要する時間も長くなる。
これに対し、ドグクラッチ8の解放時、先に電制カップリング16を解放し、その後、ドグクラッチ8を解放することで、ドグクラッチ8の噛み合い負荷が軽減され、ブレーキ踏み込み操作から応答良く短時間にてドグクラッチ8の解放を完了することができる。
 実施例1では、ブレーキ踏み込み操作により「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行した後、ブレーキ足放し操作が行われると、ドグクラッチ8に対して締結要求を出す。そして、電制カップリング16の締結によりドグクラッチ8の出力回転を上げて回転同期状態にした後、解放状態のドグクラッチ8を締結する制御を行う構成とした。
すなわち、ドグクラッチ8は、摩擦クラッチである電制カップリング16とは異なり、噛み合いクラッチであるため、噛み合い締結する場合、クラッチ入力回転とクラッチ出力回転を同期状態にする必要がある。これに対し、ブレーキ足放し操作が行われると、直ちに電制カップリング16の締結によりドグクラッチ8の出力回転を上げることで、応答良く回転同期状態が得られる。
したがって、ドグクラッチ8の締結時、先に電制カップリング16を締結し、その後、ドグクラッチ8を締結することで、ドグクラッチ8の回転同期状態が応答良く得られ、ブレーキ足放し操作から応答良く短時間にてドグクラッチ8の締結を完了することができる。
 実施例1では、ドグクラッチ8は、左右前輪6,7への駆動分岐位置に設けたベベルギア9と出力ピニオン10より上流位置に配置した。そして、電制カップリング16は、ベベルギア9及び出力ピニオン10から後輪出力軸11、プロペラシャフト12及びドライブピニオン13、リングギア14、リアデファレンシャル15を経由した左後輪19への左後輪ドライブシャフト17の位置に配置する構成とした。
この構成により、「ディスコネクト2輪駆動モード」が選択されているとき、ベベルギア9、出力ピニオン10、後輪出力軸11、プロペラシャフト12、ドライブピニオン13、リングギア14、リアデファレンシャル15のデフケースの回転が停止する。
したがって、「ディスコネクト2輪駆動モード」が選択されているとき、ドグクラッチ8から電制カップリング16までの駆動系回転が停止する作用を示し、フリクション損失やオイル攪拌損失などが有効に抑えられ、燃費向上や電費向上を達成することができる。
 次に、効果を説明する。
実施例1の4輪駆動ハイブリッド車のクラッチ制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
 (1) 左右前輪6,7と左右後輪19,20のうち、一方を駆動源(横置きエンジン1)に接続される主駆動輪とし、他方を駆動源(横置きエンジン1)にクラッチを介して接続される副駆動輪とし、
 クラッチとして、副駆動輪(左右後輪19,20)への駆動力伝達系のうち、デファレンシャル(リアデファレンシャル15)を挟んだ駆動分岐側の伝達系路と副駆動輪側の伝達系路にそれぞれ分けて配置される噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)と摩擦クラッチ(電制カップリング16)を備え、
 噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)は、クラッチ解放により副駆動輪(左右後輪19,20)への駆動力伝系を、主駆動輪(左右前輪6,7)への駆動力伝達系から切り離し、摩擦クラッチ(電制カップリング16)は、クラッチ締結容量に応じて駆動源(横置きエンジン1)からの駆動力の一部を副駆動輪(左右後輪19,20)へ配分する4輪駆動車において、
 噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)の締結/解放制御と摩擦クラッチ(電制カップリング16)の締結/解放制御を行うクラッチ制御手段(4WDコントロールユニット34、図5)を設け、
 4輪駆動車(4輪駆動ハイブリッド車)は、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)と摩擦クラッチ(電制カップリング16)を解放する「ディスコネクト2輪駆動モード」と、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)と摩擦クラッチ(電制カップリング16)を締結する「コネクト4輪駆動モード」と、を有し、
 クラッチ制御手段(4WDコントロールユニット34、図5)は、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないと「コネクト4輪駆動モード」を維持し、ブレーキが踏み込まれると「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行する(図5)。
  このため、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、再加速時の4輪駆動性能の確保とブレーキ操作時の駆動力伝達系フリクションの低減との両立を図ることができる。
 (2) 駆動源に、ブレーキの踏み込み操作時に回生制御を行うモータ/ジェネレータ27を有する(図1)。
  このため、(1)の効果に加え、「コネクト4輪駆動モード」が選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれると回生量をフリクション低減分だけ多く確保することができる。
 (3) クラッチ制御手段(4WDコントロールユニット34、図5)は、ブレーキ踏み込み操作により「コネクト4輪駆動モード」から「ディスコネクト2輪駆動モード」への移行が判断されると、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)に対して解放要求を出し、摩擦クラッチ(電制カップリング16)を解放した後、締結状態の噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)を解放する制御を行う(図5のS3~S7)。
  このため、(1)又は(2)の効果に加え、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)の噛み合い負荷が軽減され、ブレーキ踏み込み操作から応答良く短時間にて噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)の解放を完了することができる。
 (4) クラッチ制御手段(4WDコントロールユニット34、図5)は、ブレーキ踏み込み操作により「ディスコネクト2輪駆動モード」へ移行した後、ブレーキ足放し操作が行われると、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)に対して締結要求を出し、摩擦クラッチ(電制カップリング16)の締結により噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)を回転同期状態にした後、解放状態の噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)を締結する制御を行う(図5のS8~S13)。
  このため、(3)の効果に加え、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)の回転同期状態が応答良く得られ、ブレーキ足放し操作から応答良く短時間にて噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)の締結を完了することができる。
 (5) 噛み合いクラッチ(ドグクラッチ8)は、副駆動輪(左右後輪19,20)への駆動分岐位置に設けたトランスファ機構(ベベルギア9、出力ピニオン10)より上流位置に配置し、
 摩擦クラッチ(電制カップリング16)は、トランスファ機構(ベベルギア9、出力ピニオン10)からプロペラシャフト12及びデファレンシャル(リアデファレンシャル15)を経由した副駆動輪(左後輪19)へのドライブシャフト(左後輪ドライブシャフト17)の位置に配置する(図1)。
  このため、(1)~(4)の効果に加え、前輪駆動ベースの4輪駆動車において、「ディスコネクト2輪駆動モード」が選択されているとき、フリクション損失やオイル攪拌損失などが有効に抑えられ、燃費向上や電費向上を達成することができる。
 実施例2は、後輪駆動ベースの4輪駆動車にクラッチ制御装置を適用し、デファレンシャルを挟んだ噛み合いクラッチと摩擦クラッチの配置関係を、実施例1とは逆の配置関係にした例である。
 図7は、クラッチ制御装置が適用された後輪駆動ベースの4輪駆動車の駆動系構成を示す。以下、図7に基づき、4輪駆動車の駆動系構成を説明する。
 前記4輪駆動車の後輪駆動系は、図7に示すように、縦置きエンジン61(駆動源)と、変速機62と、リアプロペラシャフト63と、リアデファレンシャル64と、左後輪ドライブシャフト65と、右後輪ドライブシャフト66と、左後輪67(主駆動輪)と、右後輪68(主駆動輪)と、を備えている。すなわち、縦置きエンジン61及び変速機62を経過した駆動力は、リアプロペラシャフト63及びリアデファレンシャル64を介して左右後輪ドライブシャフト65,66に伝達され、差動を許容しながら左右後輪67,68を常時駆動する。
 前記4輪駆動車の前輪駆動系は、図7に示すように、トランスファケース69内に、電制カップリング70(摩擦クラッチ)と、入力側スプロケット71と、出力側スプロケット72と、チェーン73と、を備えてトランスファ機構が構成されている。そして、出力側スプロケット72に連結されたフロントプロペラシャフト74と、フロントデファレンシャル75と、左前輪ドライブシャフト76と、右前輪ドライブシャフト77と、左前輪78(副駆動輪)と、右前輪79(副駆動輪)と、を備えている。電制カップリング70は、トランスファケース69内であって、入力側スプロケット71より上流位置(主駆動系側位置)に配置されている。
 前記フロントデファレンシャル75と左前輪78を連結する左前輪ドライブシャフト76の途中位置にドグクラッチ80(噛み合いクラッチ)が配置されている。
すなわち、電制カップリング70とドグクラッチ80を共に解放する2輪駆動モード(=ディスコネクト2輪駆動モード)を選択することが可能な駆動系構成としている。この電制カップリング70とドグクラッチ80を解放することにより、電制カップリング70より下流側の駆動系回転(フロントプロペラシャフト74等の回転)が停止することで、フリクション損失やオイル攪拌損失などが抑えられ、燃費向上が達成される。
 次に、ドグクラッチ80の同期作用を説明する。
実施例1では、副駆動輪である左右後輪19,20への駆動力伝達系のうち、リアデファレンシャル15を挟んだ駆動分岐側の伝達系路にドグクラッチ8を配置し、副駆動輪側の伝達系路に電制カップリング16にそれぞれ分けて配置した構成としている。
このため、解放状態のドグクラッチ8に対する締結要求があるとき、電制カップリング16の締結制御を行うと、リアデファレンシャル15の左側サイドギアが左後輪19の回転数により拘束される。したがって、リアデファレンシャル15の3つの回転メンバ(左右のサイドギアとデフケース)のうち、左右のサイドギアの回転数が拘束されることで、デフケースに連結されるプロペラシャフト12の回転数が、左右後輪19,20の平均回転数(従動輪回転数)になる。この結果、左右前輪6,7が非スリップ状態のときは、ドグクラッチ8のクラッチ差回転ΔNがΔN=0になる。しかし、左右前輪6,7がスリップ状態のときは、時間の経過と共に減少していたクラッチ差回転ΔNが、ある差回転になると限界になり、その後、クラッチ差回転ΔNは増加へ移行し、時間の経過と共にクラッチ差回転ΔNが拡大する。
 これに対し、実施例2では、副駆動輪である左右前輪78,79への駆動力伝達系のうち、フロントデファレンシャル75を挟んだ駆動分岐側の伝達系路に電制カップリング70を配置し、副駆動輪側の伝達系路にドグクラッチ80にそれぞれ分けて配置した構成としている。
このため、解放状態のドグクラッチ80に対する締結要求があるとき、電制カップリング70の締結制御を行うと、フロントデファレンシャル75のデフケースがリアプロペラシャフト63の回転数により拘束される。したがって、フロントデファレンシャル75の3つの回転メンバ(左右のサイドギアとデフケース)のうち、右サイドギア(右前輪79)とデフケースの回転数が拘束されることで、左サイドギアの回転数が、2つの回転数により決まることになる。この結果、左右後輪67,68が非スリップ状態のときは、ドグクラッチ80のクラッチ差回転ΔNがΔN=0になる。しかし、左右後輪67,68がスリップ状態のときは、時間の経過と共に減少していたクラッチ差回転ΔNが、ΔN=0(ゼロ)を跨いで逆転してしまい、その後、クラッチ差回転ΔNは逆転した状態で拡大してゆくことになる。なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
 次に、効果を説明する。
実施例2の4輪駆動車のクラッチ制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
 (6) 摩擦クラッチ(電制カップリング70)は、副駆動輪(左右前輪78,79)への駆動分岐位置に設けたトランスファ機構(入力側スプロケット71、出力側スプロケット72、チェーン73)より上流位置に配置し、
 噛み合いクラッチ(ドグクラッチ80)は、トランスファ機構からプロペラシャフト(フロントプロペラシャフト)及びデファレンシャル(フロントデファレンシャル75)を経由した副駆動輪(左前輪78)へのドライブシャフト(左前輪ドライブシャフト76)の位置に配置する。
  このため、上記(1)~(4)の効果に加え、後輪駆動ベースの4輪駆動車において、「ディスコネクト2輪駆動モード」が選択されているとき、フリクション損失やオイル攪拌損失などが有効に抑えられ、燃費向上を達成することができる。
 以上、本発明の4輪駆動車のクラッチ制御装置を実施例1及び実施例2に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
 実施例1では、駆動モードとして、「ディスコネクト2輪駆動モード」と「コネクト4輪駆動モード」と「スタンバイ2輪駆動モード」と、を有する例を示した。しかし、駆動モードとしては、「ディスコネクト2輪駆動モード」と「コネクト4輪駆動モード」を有するものであっても良い。
 実施例1では、噛み合いクラッチとして、トランスファ機構の上流位置にドグクラッチ8を配置する例を示した。しかし、噛み合いクラッチとしては、トランスファ機構の下流位置であって、プロペラシャフトの位置にドグクラッチを配置する例であっても良い。
 実施例1では、摩擦クラッチとして、左後輪ドライブシャフト17の途中位置に電制カップリング16を配置する例を示した。しかし、摩擦クラッチとしては、右後輪ドライブシャフトの途中位置に電制カップリングを配置するする例であっても良い。
 実施例1では、本発明のクラッチ制御装置を、駆動源としてエンジン及びモータ/ジェネレータが搭載された前輪駆動ベースの4輪駆動ハイブリッド車に適用する例を示した。実施例2では、本発明のクラッチ制御装置を、主駆動輪を左右後輪とする後輪駆動ベースの4輪駆動車(4WDエンジン車)に対して適用する例を示した。しかし、噛み合いクラッチと摩擦クラッチの配置関係を実施例1の関係とする後輪駆動ベースの4輪駆動車に適用することができる。さらに、噛み合いクラッチと摩擦クラッチの配置関係を実施例2の関係とする前輪駆動ベースの4輪駆動車に適用することができる。又、4WDハイブリッド車以外に駆動源としてエンジンのみが搭載された4WDエンジン車、駆動源としてモータ/ジェネレータのみが搭載された4WD電気自動車に対しても勿論適用することができる。
関連出願の相互参照
 本出願は、2014年2月27日に日本国特許庁に出願された特願2014-036447号に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

  1.  左右前輪と左右後輪のうち、一方を駆動源に接続される主駆動輪とし、他方を前記駆動源にクラッチを介して接続される副駆動輪とし、
     前記クラッチとして、前記副駆動輪への駆動力伝達系のうち、デファレンシャルを挟んだ駆動分岐側の伝達系路と副駆動輪側の伝達系路にそれぞれ分けて配置される噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備え、
     前記噛み合いクラッチは、クラッチ解放により前記副駆動輪への駆動力伝達系を、前記主駆動輪への駆動力伝達系から切り離し、前記摩擦クラッチは、クラッチ締結容量に応じて前記駆動源からの駆動力の一部を前記副駆動輪へ配分する4輪駆動車において、
     前記噛み合いクラッチの締結/解放制御と前記摩擦クラッチの締結/解放制御を行うクラッチ制御手段を設け、
     前記4輪駆動車は、前記噛み合いクラッチと前記摩擦クラッチを解放するディスコネクト2輪駆動モードと、前記噛み合いクラッチと前記摩擦クラッチを締結するコネクト4輪駆動モードと、を有し、
     前記クラッチ制御手段は、前記コネクト4輪駆動モードが選択されている低車速域でのアクセル足放し操作のとき、ブレーキが踏み込まれないと前記コネクト4輪駆動モードを維持し、ブレーキが踏み込まれると前記ディスコネクト2輪駆動モードへ移行する
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
  2.  請求項1に記載された4輪駆動車のクラッチ制御装置において、
     前記駆動源に、ブレーキの踏み込み操作時に回生制御を行うモータ/ジェネレータを有する
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載された4輪駆動車のクラッチ制御装置において、
     前記クラッチ制御手段は、ブレーキ踏み込み操作により前記コネクト4輪駆動モードから前記ディスコネクト2輪駆動モードへの移行が判断されると、前記噛み合いクラッチに対して解放要求を出し、前記摩擦クラッチを解放した後、締結状態の前記噛み合いクラッチを解放する制御を行う
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
  4.  請求項1から請求項3までの何れか一項に記載された4輪駆動車のクラッチ制御装置において、
     前記クラッチ制御手段は、ブレーキ踏み込み操作により前記ディスコネクト2輪駆動モードへ移行した後、ブレーキ足放し操作が行われると、前記噛み合いクラッチに対して締結要求を出し、前記摩擦クラッチの締結により前記噛み合いクラッチを回転同期状態にした後、解放状態の前記噛み合いクラッチを締結する制御を行う
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
  5.  請求項1から請求項4までの何れか一項に記載された4輪駆動車のクラッチ制御装置において、
     前記噛み合いクラッチは、前記副駆動輪への駆動分岐位置に設けたトランスファ機構より上流位置に配置し、
     前記摩擦クラッチは、前記トランスファ機構からプロペラシャフト及びデファレンシャルを経由した前記副駆動輪へのドライブシャフトの位置に配置する
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
  6.  請求項1から請求項4までの何れか一項に記載された4輪駆動車のクラッチ制御装置において、
     前記摩擦クラッチは、前記副駆動輪への駆動分岐位置に設けたトランスファ機構より上流位置に配置し、
     前記噛み合いクラッチは、前記トランスファ機構からプロペラシャフト及びデファレンシャルを経由した前記副駆動輪へのドライブシャフトの位置に配置する
     ことを特徴とする4輪駆動車のクラッチ制御装置。
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