WO2023047587A1 - ４輪駆動車の走行駆動制御装置 - Google Patents

４輪駆動車の走行駆動制御装置 Download PDF

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WO2023047587A1
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WO
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clutch
drive
wheel
torque
vehicle
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Inventor
圭佑 下西
祐一 後田
俊輔 松尾
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/08—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles

Definitions

  • the present invention relates to a traveling drive control device for a four-wheel drive vehicle capable of switching between two-wheel drive and four-wheel drive.
  • a four-wheel drive vehicle in which one of front wheels and rear wheels of the vehicle is connected to a power drive source such as an engine, and the other is connected via a clutch. Such a vehicle becomes a four-wheel drive vehicle when the clutch is engaged, and a two-wheel drive vehicle when the clutch is disengaged.
  • Patent Document 1 discloses a four-wheel drive vehicle based on a rear-wheel drive vehicle as a second embodiment. This four-wheel drive vehicle is equipped with an electronically controlled coupling (friction clutch) as a means for switching between two-wheel drive and four-wheel drive. ).
  • a four-wheel drive mode connect four-wheel drive mode
  • a two-wheel drive mode that disconnects the electronically controlled coupling and the dog clutch
  • the electronically controlled coupling is selectively enabled, and is configured to automatically switch based on vehicle speed and accelerator opening.
  • the present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide a running drive control device for a four-wheel drive vehicle that can quickly and smoothly disengage the dog clutch.
  • a traveling drive control device for a four-wheel drive vehicle provides one of a pair of left and right front and rear wheels of a vehicle as a main drive wheel driven by being connected to a drive source. , and the other is used as a sub-driving wheel connected to and driven by the drive source via a first clutch capable of adjusting clutch torque, and the left and right sub-driving wheels are powered by the drive source via a differential.
  • a traveling drive control device provided in a four-wheel drive vehicle, wherein the vehicle includes a second clutch in a power transmission path between the differential and one of the left and right auxiliary drive wheels.
  • the travel drive control device includes a clutch actuation determination unit that determines switching between the first clutch and the second clutch based on the operating state of the vehicle, and based on the determination of the clutch actuation determination unit, a clutch control unit that controls the first clutch and the second clutch, wherein the clutch control unit reduces a torque difference when the second clutch is disengaged while the vehicle is running. In addition, a predetermined amount of clutch torque is applied by the first clutch before disengagement of the second clutch.
  • a first speed detection section is provided for detecting a rotation speed of a drive shaft between the differential and the first clutch, and the clutch control section detects the rotation speed of the drive shaft based on the rotation speed of the drive shaft. is calculated, and the predetermined amount is set based on the calculated inertia torque.
  • a second speed detection section for detecting the rotational speed of the front wheels is provided, and the clutch control section calculates the friction torque of the differential based on the rotational speed of the front wheels, and calculates the inertia torque and the The predetermined amount may be calculated based on the added value with the friction torque.
  • the clutch control unit controls the Preferably, the clutch torque generated by the first clutch is temporarily increased to the predetermined amount.
  • the clutch control section controls the clutch before disengaging the second clutch.
  • the clutch torque of the first clutch is temporarily changed to the predetermined amount.
  • the first clutch is an electronically controlled coupling
  • the second clutch is a dog clutch that switches between engagement and disengagement.
  • the traveling drive control device for a four-wheel drive vehicle According to the traveling drive control device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention, when the second clutch is disengaged while the vehicle is traveling, the torque difference in the second clutch is reduced, so that the second clutch is disengaged smoothly. can do. As a result, when the second clutch is disengaged, it is possible to suppress the influence on the running of the vehicle, thereby suppressing discomfort during running of the vehicle.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a drive system of a four-wheel drive vehicle according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a drive mode switching control system according to the embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart showing a control procedure for each clutch when a dog clutch is disengaged in this embodiment. It is an example of a map for calculating the friction of the front differential in the present embodiment. 4 is a time chart showing an example of transition of each parameter when a dog clutch is disengaged while the vehicle is decelerating;
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a traveling drive system of a four-wheel drive vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the drive mode switching control system of this embodiment.
  • the vehicle 1 adopting the present invention is a four-wheel drive vehicle based on rear-wheel drive.
  • the rear wheel drive system of the vehicle 1 includes an engine 2 and a transmission 3, an auxiliary transmission 4, a rear propeller shaft 5, a rear differential 6, a left rear wheel drive shaft 7, a right rear wheel drive shaft 8, and a left rear wheel drive shaft.
  • a rear wheel 9 and a right rear wheel 10 are provided.
  • the transmission 3 is an automatic transmission (AT), and the sub-transmission 4 can be manually switched between high and low gears, for example.
  • the driving force from the engine 2 is transmitted to the left rear wheel drive shaft 7 and the right rear wheel drive shaft 8 via the transmission 3, the auxiliary transmission 4, the rear propeller shaft 5, and the rear differential 6, and is transmitted to the main drive wheels.
  • a left rear wheel 9 and a right rear wheel 10 are driven.
  • a rear differential 6 allows a differential between the left rear wheel 9 and the right rear wheel 10 .
  • the front wheel drive system of the vehicle 1 includes an electronically controlled coupling 20 (electronically controlled coupling, first clutch), a front propeller shaft 21 (drive shaft), a front differential 22, a left front wheel drive shaft 23, a right front wheel drive shaft 24, A left front wheel 25 and a right front wheel 26 are provided.
  • an electronically controlled coupling 20 electronically controlled coupling, first clutch
  • a front propeller shaft 21 drive shaft
  • a front differential 22 front differential 22
  • left front wheel drive shaft 23 a right front wheel drive shaft 24
  • a left front wheel 25 and a right front wheel 26 are provided.
  • the electronically controlled coupling 20 is an electronically controlled clutch capable of adjusting transmission torque (clutch torque), and is interposed between the auxiliary transmission 4 and the front propeller shaft 21.
  • the electronically controlled coupling 20 can cut power transmission by setting the transmission torque between the auxiliary transmission 4 and the front propeller shaft 21 to zero.
  • the driving force of the engine 2 is transferred to the left front wheel drive shaft 23 via the transmission 3, the sub-transmission 4, the electronically controlled coupling 20, the front propeller shaft 21, and the front differential 22. and the right front wheel drive shaft 24 to drive the left front wheel 25 and the right front wheel 26, which are auxiliary drive wheels.
  • a differential between the left front wheel 25 and the right front wheel 26 is allowed by the front differential 22 .
  • the front wheel drive system of the vehicle 1 is provided with a dog clutch 30 (second clutch).
  • the dog clutch 30 is mounted on the right front wheel drive shaft 24, which is a power transmission path between the front differential 22 and the right front wheel 26, and is switchable between engagement (connection) and disconnection. Power can be transmitted between the front differential 22 and the right front wheel 26 by engaging the dog clutch 30 . Disengaging the dog clutch 30 disables power transmission between the front differential 22 and the right front wheel 26 .
  • the electronically controlled coupling 20 and the dog clutch 30 are controlled by a traveling drive control unit 40 (a traveling drive control device) mounted on the vehicle 1 based on the traveling state of the vehicle 1 and the driving operation by the driver. Operation controlled.
  • a traveling drive control unit 40 a traveling drive control device mounted on the vehicle 1 based on the traveling state of the vehicle 1 and the driving operation by the driver. Operation controlled.
  • the travel drive control unit 40 includes an input/output device, a storage section (ROM, RAM, non-volatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), and the like.
  • the traveling drive control unit 40 receives data from a front wheel speed sensor 60 (second speed detection unit) provided in the vehicle 1 in addition to the vehicle driving conditions such as vehicle speed, engine torque information, vehicle longitudinal acceleration, gear position, etc.
  • the rotation speed of the front wheels (front wheel speed) is input, and the rotation speed of the front propeller shaft 21 is input from the front propeller shaft rotation speed sensor 62 (first speed detector).
  • the travel drive control unit 40 includes a drive mode determination section 61 (clutch operation determination section) and a clutch control section 45 .
  • the drive mode determination unit 61 selects a connect 4WD mode (four-wheel drive mode), a disconnect 2WD mode (two-wheel drive mode), It is determined to be one of three types of drive modes of standby 4WD mode (four-wheel drive standby mode).
  • the three types of drive modes connect 4WD mode, disconnect 2WD mode, and standby 4WD mode, are switched by controlling the operation of the electronically controlled coupling 20 and dog clutch 30 .
  • the connect 4WD mode is a state in which the electronically controlled coupling 20 and the dog clutch 30 are connected.
  • the right rear wheel 10 and the left rear wheel 9 are driven by the rear wheel drive system from the running drive source such as the engine 2, and the right front wheel 26 and the left front wheel 25 are driven by the front wheel drive system from the running drive source. .
  • the disconnect 2WD mode is a state in which the electronically controlled coupling 20 and the dog clutch 30 are disconnected.
  • the disconnected 2WD mode the right rear wheel 10 and left rear wheel 9 are driven by the rear wheel drive system from the traveling drive source, while the right front wheel 26 and left front wheel 25 are driven by disconnecting the electronically controlled coupling 20. not.
  • Disengagement of the dog clutch 30 disconnects the right front wheel 26 and the front differential 22, thereby reducing the parts of the front wheel drive system that rotate with the rotation of the front wheels 25 and 26 during running, thereby reducing friction loss and Fuel consumption can be improved by reducing oil churning loss.
  • the standby 4WD mode is a state in which the electronically controlled coupling 20 is disconnected and the dog clutch 30 is engaged.
  • the front wheels 25 and 26 are not driven and the rear wheels are driven because the electronic coupling 20 is disconnected, but the electronic coupling 20 is connected because the dog clutch 30 is engaged.
  • the dog clutch 30 and engaging the electronically controlled coupling 20 it is possible to quickly switch from two-wheel drive to four-wheel drive.
  • the clutch control section 45 controls the operation of the electronically controlled coupling 20 and the dog clutch 30 based on the drive mode determined by the drive mode determination section 61 .
  • the clutch control unit 45 of the present embodiment controls the front propeller by controlling the electronically controlled coupling 20 when the dog clutch 30 is disconnected, for example, when shifting from the connect 4WD mode to the disconnect 2WD mode while the vehicle is running. Control is performed to rotate the shaft 21 and reduce the torque difference in the dog clutch 30 .
  • FIG. 3 is a flow chart showing the control procedure for each clutch 20, 30 when the dog clutch 30 is disengaged.
  • FIG. 4 is an example of a calculation map for the friction torque T1 of the front differential 22. As shown in FIG. FIG. 5 shows the rotation speed of the front propeller shaft 21, the rotation speed difference of the dog clutch 30, the clutch torque of the electronically controlled coupling 20, the instruction to operate the dog clutch 30, and the disengaged state of the dog clutch 30 when the dog clutch 30 is disengaged. 4 is a time chart showing an example of parameter transition;
  • the routine shown in FIG. 3 is started when the dog clutch 30 is in the engaged state.
  • step S10 it is determined whether there is an instruction to disconnect the dog clutch 30 or not. If there is an instruction to disconnect the dog clutch 30, the process proceeds to step S20. If there is no instruction to disconnect the dog clutch 30, step S10 is repeated.
  • step S20 the front wheel speed is input from the front wheel speed sensor 60, and the friction torque T1 of the front differential 22 is calculated.
  • the friction torque T1 is calculated using a map such as that shown in FIG. 4, and is set so that, for example, the friction torque T1 increases as the front wheel speed increases. Then, the process proceeds to step S30.
  • step S30 the current rotation speed Vfp of the front propeller shaft 21 is input from the front propeller shaft rotation speed sensor 62, and the rotation speed change rate is calculated by differentiating the rotation speed Vfp. Then, the process proceeds to step S40.
  • I in this rotational motion equation is the moment of inertia of the front propeller shaft 21 .
  • a is the rotational angular acceleration of the front propeller shaft 21;
  • T2 I.times.d(Vfp)/dt, and the torque T2 is calculated from this equation.
  • Vfp is the rotational speed of the front propeller shaft 21 .
  • step S50 the electronically controlled coupling 20 is applied with the clutch torque T (compensation torque).
  • step S60 the actuator of the dog clutch 30 is instructed to disengage the dog clutch 30. Then, the process proceeds to step S70.
  • step S70 when the dog clutch sensor detects that the dog clutch 30 has been completely disengaged, the operation of the dog clutch 30 is terminated, and this routine ends.
  • the two-wheel drive state in which the dog clutch 30 is connected as in the standby 4WD mode is shifted to the disconnected 2WD mode.
  • the clutch torque of the electronically controlled coupling 20 is increased from 0 to a predetermined amount (compensation torque) after an instruction to disengage the dog clutch 30 is received.
  • the actuator of the dog clutch 30 is instructed to disconnect.
  • the torque difference when the dog clutch 30 is disengaged here is caused by a change in the inertia torque on the front wheel side due to the disengagement of the dog clutch 30 .
  • a predetermined amount of compensation torque corresponding to the change in inertia torque is applied before the dog clutch 30 is disengaged.
  • the compensating torque is a value obtained by adding the friction torque T1 of the front differential 22, which increases as the front wheel speed increases, and the torque T2 due to the inertia of the front propeller shaft 21, which is calculated based on the rotation speed of the front propeller shaft 21. do.
  • the amount of change in inertia torque due to disengagement of the dog clutch 30 is calculated with high accuracy, the torque difference when the dog clutch 30 is disengaged is made close to 0, and the dog clutch 30 can be disengaged more quickly and smoothly.
  • the state in which the dog clutch 30 and the electronically controlled coupling 20 are connected is shifted to the disconnect 2WD mode.
  • the clutch torque of the electronically controlled coupling 20 temporarily changes (increases) from a positive value within a predetermined range to a predetermined amount (compensation torque) after receiving the instruction to disengage the dog clutch 30. or decrease).
  • the amount of inertia torque change due to disengagement of the dog clutch 30 is calculated with high accuracy, the torque difference when the dog clutch 30 is disengaged is close to 0, and the dog clutch 30 can be disengaged more quickly and smoothly.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle based on a rear-wheel drive vehicle, that is, a four-wheel drive vehicle in which the rear wheels 9 and 10 are the main driving wheels and the front wheels 25 and 26 are the auxiliary driving wheels.
  • the present invention may be applied to a four-wheel drive vehicle based on a front-wheel drive vehicle, that is, a four-wheel drive vehicle in which the front wheels 25 and 26 are the main driving wheels and the rear wheels 9 and 10 are the auxiliary driving wheels.
  • the present invention is applied to the vehicle 1 having the engine 2 as the drive source.
  • the present invention may be applied to an in-hybrid vehicle.

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Abstract

車両の左右後輪９、１０を主駆動輪とし、左右前輪２５、２６を電制カップリング２０を介してエンジン２にて駆動する副駆動輪とし、左右前輪はデファレンシャル２２を介してエンジン２から動力が伝達され、デファレンシャル２２と右前輪２６との間の動力伝達路にドグクラッチ３０を備えた４輪駆動車において、車両の運転状態に基づいて各クラッチ３２０、３０の結合及び切断を判定する駆動モード判定部と、各クラッチ２０、３０を作動制御するクラッチ制御部４５を備え、車両走行中において、ドグクラッチ３０の切断が判定された場合に、グクラッチ３０の切断時にドグクラッチ３０におけるトルク差を減少させるように、ドグクラッチ３０の切断前に電制カップリング２０のクラッチトルクを補償トルク分、印加する。

Description

４輪駆動車の走行駆動制御装置
　本発明は２輪駆動と４輪駆動とを切り替え可能な４輪駆動車の走行駆動制御装置に関する。
　エンジン等の動力駆動源に、車両の前輪及び後輪のうちのいずれか一方が接続され、他方がクラッチを介して接続された４輪駆動車が知られている。このような車両は、クラッチを接続することで４輪駆動車となり、クラッチを切断することで２輪駆動車となる。
　特許文献１には、実施例２として、後輪駆動車ベースの４輪駆動車が開示されている。この４輪駆動車は、２輪駆動と４輪駆動とを切り替える手段として電制カップリング（摩擦クラッチ）を備えるとともに、２輪駆動時には従動輪側である左右の前輪を切断するドグクラッチ（噛み合いクラッチ）を備えている。
　そして、電制カップリング及びドグクラッチを結合する４輪駆動モード（コネクト４輪駆動モード）、電制カップリング及びドグクラッチを切断する２輪駆動モード（ディスコネクト２輪駆動モード）、電制カップリングを切断しドグクラッチを結合する４輪駆動待機モード（スタンバイ２輪駆動モード）が選択的に可能になっており、車速やアクセル開度に基づいて自動的に切り替えるように構成されている。
特許第６１６８２３２号公報
　特許文献１のように摩擦クラッチと噛み合いクラッチを備えた４輪駆動車において、例えば４輪駆動モードから２輪駆動モードに移行する場合のように車両走行中に噛み合いクラッチを切断しようとしたときに、トルクが作用していると切断時の負荷となり噛み合いクラッチが切断し難くなる虞がある。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、噛み合いクラッチを迅速かつ滑らかに切断可能とする４輪駆動車の走行駆動制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る４輪駆動車の走行駆動制御装置は、車両の左右一対の前輪及び後輪のうち、いずれか一方を駆動源に接続して駆動する主駆動輪とし、他方をクラッチトルクを調整可能な第１のクラッチを介して前記駆動源に接続して駆動する副駆動輪とし、左右の前記副駆動輪は、デファレンシャルを介して前記駆動源から動力が伝達される４輪駆動車に備えられた走行駆動制御装置であって、前記車両は、前記デファレンシャルと前記左右の前記副駆動輪のうちいずれか一方との間の動力の伝達路に第２のクラッチを備え、前記走行駆動制御装置は、前記車両の運転状態に基づいて前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチの切り換えを判定するクラッチ作動判定部と、前記クラッチ作動判定部の判定に基づいて、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチを制御するクラッチ制御部と、を備え、前記クラッチ制御部は、前記車両の走行中において、前記第２のクラッチの切断時におけるトルク差を減少させるように、前記第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを所定量印加することを特徴とする。
　これにより、車両の走行中において、第２のクラッチの切断時における駆動系の慣性の変化による第２のクラッチでのトルク差を減少させて、第２のクラッチを迅速かつ滑らかに切断することができる。
　好ましくは、前記デファレンシャルと前記第１のクラッチとの間の駆動軸の回転速度を検出する第１の速度検出部を備え、前記クラッチ制御部は、前記駆動軸の回転速度に基づいて前記駆動軸の慣性トルクを演算し、当該慣性トルクに基づいて前記所定量を設定するとよい。
　これにより、車両走行中において、第２のクラッチを切断する際に、一方の副駆動輪から駆動軸が切断されることによる慣性トルクの変化量を精度良く演算し、第２のクラッチの切断前に第１のクラッチによるクラッチトルクを適正量印加して、第２のクラッチをより迅速かつ滑らかに切断することが可能になる。
　好ましくは、前記前輪の回転速度を検出する第２の速度検出部を備え、前記クラッチ制御部は、前記前輪の回転速度に基づいて、前記デファレンシャルのフリクショントルクを演算して、前記慣性トルクと前記フリクショントルクとの加算値に基づいて前記所定量を演算するとよい。
　これにより、車両走行中において、第２のクラッチを切断する際に、一方の副駆動輪からデファレンシャルが切断されることによる慣性トルクの変化量を精度良く演算し、第２のクラッチの切断前に第１のクラッチによるクラッチトルクを適正量印加して、第２のクラッチをより迅速かつ滑らかに切断することが可能になる。
　好ましくは、前記クラッチ制御部は、前記第１のクラッチを切断し前記第２のクラッチを接続した２輪駆動走行状態において前記第２のクラッチを切断する際に、当該第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に前記所定量に増加させるとよい。
　これにより、第１のクラッチを切断し第２のクラッチを接続した２輪駆動走行状態から第２クラッチを切断する際に、当該切断前に第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に増加して、第２のクラッチにおけるトルク差を減少させてから切断するので、第２のクラッチをより迅速かつ滑らかに切断することが可能になる。
　好ましくは、前記クラッチ制御部は、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチを接続した４輪駆動走行状態において前記第２のクラッチを切断する際に、当該第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に前記所定量に変更するとよい。
　これにより、第１のクラッチ及び第２のクラッチを接続した４輪駆動走行状態から第２クラッチを切断する際に、当該切断前に第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に所定量に変更して、第２のクラッチにおけるトルク差を減少させてから切断するので、第２のクラッチをより迅速かつ滑らかに切断することが可能になる。
　好ましくは、前記第１のクラッチは、電子制御カップリングであって、前記第２のクラッチは、結合及び切断を切り替えるドグクラッチであるとよい。
　これによりドグクラッチの切断前に電子制御カップリングによるクラッチトルクを所定量印加して、ドグクラッチの切断時におけるトルク差を減少させるので、第２のクラッチをより迅速かつ滑らかに切断すること可能になる。
　本発明に係る４輪駆動車の走行駆動制御装置によれば、車両走行中において、第２のクラッチの切断時に、第２のクラッチにおけるトルク差が減少するので、第２のクラッチを滑らかに切断することができる。これにより、第２のクラッチの切断時に、車両走行への影響を抑制して、車両走行中における違和感を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る４輪駆動車の駆動系の構成図である。 本実施形態の駆動モード切替え制御系の構成図である。 本実施形態におけるドグクラッチの切断時での各クラッチの制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態におけるフロントデファレンシャルのフリクションの演算用マップの一例である。 車両減速走行中でのドグクラッチの切断時における各パラメータの推移の一例を示すタイムチャートである。
　以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る４輪駆動車の走行駆動系の概略構造図である。図２は、本実施形態の駆動モード切替え制御系の構成図である。
　図１に示すように、本発明を採用した車両１は、後輪駆動ベースの４輪駆動車である。
　車両１の後輪駆動系は、走行駆動源であるエンジン２及び変速機３、副変速機４、リアプロペラシャフト５、リアデファレンシャル６、左後輪ドライブシャフト７、右後輪ドライブシャフト８、左後輪９、右後輪１０を備えている。変速機３は、自動変速機（ＡＴ）であり、副変速機４は例えば手動によりハイ、ローの２段切り換えが可能である。エンジン２による駆動力は、変速機３、副変速機４、リアプロペラシャフト５、リアデファレンシャル６を介して、左後輪ドライブシャフト７及び右後輪ドライブシャフト８に伝達し、、主駆動輪である左後輪９及び右後輪１０を駆動する。左後輪９と右後輪１０とは、リアデファレンシャル６によって差動が許容される。
　車両１の前輪駆動系は、電制カップリング２０（電子制御カップリング、第１のクラッチ）、フロントプロペラシャフト２１（駆動軸）、フロントデファレンシャル２２、左前輪ドライブシャフト２３、右前輪ドライブシャフト２４、左前輪２５、右前輪２６を備えている。
　電制カップリング２０は、伝達トルク（クラッチトルク)を調整可能な電子制御クラッチであり、副変速機４とフロントプロペラシャフト２１との間に介装されている。電制カップリング２０は、副変速機４とフロントプロペラシャフト２１との間の伝達トルクを０にすることで、動力伝達を切断可能である。電制カップリング２０を接続することで、エンジン２による駆動力は、変速機３、副変速機４、電制カップリング２０、フロントプロペラシャフト２１、フロントデファレンシャル２２を介して、左前輪ドライブシャフト２３及び右前輪ドライブシャフト２４に伝達し、副駆動輪である左前輪２５及び右前輪２６を駆動する。左前輪２５と右前輪２６とは、フロントデファレンシャル２２によって差動が許容される。
　更に、車両１の前輪駆動系には、ドグクラッチ３０（第２のクラッチ）が備えられている。ドグクラッチ３０は、フロントデファレンシャル２２と右前輪２６との間の動力伝達路である右前輪ドライブシャフト２４に介装され、結合（接続）及び切断を切り換え可能である。ドグクラッチ３０を結合することでフロントデファレンシャル２２と右前輪２６との間で動力が伝達可能となる。ドグクラッチ３０を切断することで、フロントデファレンシャル２２と右前輪２６との間で動力伝達不能となる。
　図２に示すように、電制カップリング２０及びドグクラッチ３０は、車両１に搭載された走行駆動コントロールユニット４０(走行駆動制御装置)によって、車両１の走行状態及び運転者による運転操作に基づいて作動制御される。
　走行駆動コントロールユニット４０は、入出力装置、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。
　走行駆動コントロールユニット４０には、例えば車速、エンジントルク情報、車両前後加速度、変速段等といった車両の運転状態の他に、車両１に設けられた前輪速度センサ６０（第２の速度検出部）より前輪の回転速度（前輪速度）を入力するとともに、フロントプロペラシャフト回転速度センサ６２（第１の速度検出部）よりフロントプロペラシャフト２１の回転速度を入力する。
　走行駆動コントロールユニット４０は、駆動モード判定部６１（クラッチ作動判定部）、クラッチ制御部４５を備えている。
　駆動モード判定部６１は、車両の運転状態、例えば車速、エンジントルク情報、車両前後加速度、変速段に基づいて、コネクト４ＷＤモード（４輪駆動モード）、ディスコネクト２ＷＤモード（２輪駆動モード）、スタンバイ４ＷＤモード（４輪駆動待機モード）の３種類の駆動モードのいずれかに判定する。
　コネクト４ＷＤモード、ディスコネクト２ＷＤモード、スタンバイ４ＷＤモードの３種類の駆動モードは、電制カップリング２０及びドグクラッチ３０の作動制御によって切り替えられる。
　コネクト４ＷＤモードは、電制カップリング２０及びドグクラッチ３０を接続した状態である。コネクト４ＷＤモードでは、エンジン２等の走行駆動源から後輪駆動系によって右後輪１０及び左後輪９を駆動するとともに、走行駆動源から前輪駆動系によって右前輪２６及び左前輪２５を駆動する。
　ディスコネクト２ＷＤモードは、電制カップリング２０及びドグクラッチ３０を切断した状態である。ディスコネクト２ＷＤモードでは、走行駆動源から後輪駆動系によって右後輪１０及び左後輪９を駆動する一方、電制カップリング２０が切断していることで右前輪２６及び左前輪２５は駆動されない。なお、ドグクラッチ３０が切断していることで、右前輪２６とフロントデファレンシャル２２とが切断され、走行中に前輪２５、２６の回転に伴って回転する前輪駆動系の部位を減らして、フリクション損失やオイル攪拌損失を低減させることにより、燃費を向上させることができる。
　スタンバイ４ＷＤモードは、電制カップリング２０を切断し、ドグクラッチ３０を結合した状態である。スタンバイ４ＷＤモードでは、電制カップリング２０が切断していることから前輪２５、２６は駆動されずに後輪駆動であるが、ドグクラッチ３０を結合していることから、電制カップリング２０を結合することで、直ぐにコネクト４ＷＤモードに移行できる。したがって、ディスコネクト２ＷＤモードからコネクト４ＷＤモードに移行する前にスタンバイ４ＷＤモードを経由することで、即ち２輪駆動から４輪駆動に切り換える際に、電制カップリング２０を完全に結合する前にあらかじめドグクラッチ３０を結合しておき、電制カップリング２０を結合することで２輪駆動から４輪駆動への速やかな切り換えが可能になる。
　クラッチ制御部４５は、駆動モード判定部６１において判定した駆動モードに基づいて、電制カップリング２０及びドグクラッチ３０を作動制御する。
　本実施形態のクラッチ制御部４５は、車両走行中において、例えばコネクト４ＷＤモードからディスコネクト２ＷＤモードに移行する場合のように、ドグクラッチ３０を切断する際に、電制カップリング２０の制御によりフロントプロペラシャフト２１を回転させ、ドグクラッチ３０におけるトルク差を低減させる制御を行う。
　図３は、ドグクラッチ３０の切断時での各クラッチ２０、３０の制御手順を示すフローチャートである。図４は、フロントデファレンシャル２２のフリクショントルクＴ1の演算用マップの一例である。図５は、ドグクラッチ３０の切断時での、フロントプロペラシャフト２１の回転速度、ドグクラッチ３０の回転速度差、電制カップリング２０のクラッチトルク、ドグクラッチ３０の作動指示、ドグクラッチ３０の結合切断状態といった各パラメータの推移の一例を示すタイムチャートである。
　ドグクラッチ３０が結合状態であるときに、図３に示すルーチンが開始される。
　始めにステップＳ１０では、ドグクラッチ３０の切断指示があるか否かを判別する。ドグクラッチ３０の切断指示がある場合には、ステップＳ２０に進む。ドグクラッチ３０の切断指示がない場合には、ステップＳ１０を繰り返す。
　ステップＳ２０では、前輪速度センサ６０より前輪速度を入力して、フロントデファレンシャル２２のフリクショントルクＴ1を演算する。フリクショントルクＴ1は、図４に示すようなマップを用いて演算し、例えば前輪速度が増加するに伴ってフリクショントルクＴ1が増加するように設定されている。そして、ステップＳ３０に進む。
　ステップＳ３０では、フロントプロペラシャフト回転速度センサ６２より、現状のフロントプロペラシャフト２１の回転速度Ｖfpを入力し、当該回転速度Ｖfpを微分して回転速度変化率を算出する。そして、ステップＳ４０に進む。
　ステップＳ４０では、回転運動方程式（Ｉａ＝Ｔ）よりフロントプロペラシャフト２１の慣性（イナーシャ）によるトルクＴ2を演算する。なお、この回転運動方程式におけるＩはフロントプロペラシャフト２１の慣性モーメントである。ａはフロントプロペラシャフト２１の回転角加速度である。回転運動方程式は、Ｔ2＝Ｉ×ｄ（Ｖfp）/ｄｔに書き換えられ、この式よりトルクＴ2を演算する。なお、Ｖfpは、フロントプロペラシャフト２１の回転速度である。そして、ステップＳ５０に進む。
　ステップＳ５０では、電制カップリング２０においてクラッチトルクＴ（補償トルク）を印加させる。補償トルクＴは、ステップＳ２０で演算したフロントデファレンシャル２２のフリクショントルクＴ1と、ステップＳ４０で演算したフロントプロペラシャフト２１のイナーシャによるトルクＴ2との加算値である（Ｔ＝Ｔ1+Ｔ2）。そして、ステップＳ６０に進む。
　ステップＳ６０では、ドグクラッチ３０を切断するように、ドグクラッチ３０のアクチュエータに指示する。そして、ステップＳ７０に進む。
　ステップＳ７０では、ドグクラッチ３０が切断完了したことを例えばドグクラッチセンサにより検出したらドグクラッチ３０の作動を終了して、本ルーチンを終了する。
　以上のような制御により、例えば図５の実線に示すように、車両減速走行中において、スタンバイ４ＷＤモードのようにドグクラッチ３０が接続している２輪駆動走行状態から、ディスコネクト２ＷＤモードに移行する場合のようにドグクラッチ３０を切断する際に、ドグクラッチ３０の切断指示を受けてから、電制カップリング２０のクラッチトルクは０から所定量(補償トルク)まで増加させる。そして、電制カップリング２０のクラッチトルクが所定量に達した時点でドグクラッチ３０のアクチュエータに切断指示がされる。ドグクラッチ３０が切断完了するまで電制カップリング２０において所定量のクラッチトルトルクが印加されることで、ドグクラッチ３０の切断時においてドグクラッチ３０でのトルク差が減少されるので、ドグクラッチ３０を迅速かつ滑らかに切断することができる。
　ここでのドグクラッチ３０の切断時におけるトルク差とは、ドグクラッチ３０を切断することで前輪側の慣性トルクが変化することによってもたらされる。本実施形態では、この慣性トルクが変化分の所定量の補償トルクを、ドグクラッチ３０の切断前に印加する。
　補償トルクは、前輪速度が増加するに伴って増加するフロントデファレンシャル２２のフリクショントルクＴ1と、フロントプロペラシャフト２１の回転速度に基づいて演算されるフロントプロペラシャフト２１の慣性によるトルクＴ2を加算した値とする。これにより、ドグクラッチ３０を切断することによる慣性トルクの変化量を精度良く演算し、ドグクラッチ３０の切断時におけるトルク差を０に近くして、ドグクラッチ３０のより迅速かつ滑らかな切断が可能になる。
　なお、図５の破線に示すように、車両減速走行中において、例えばコネクト４ＷＤモードのようにドグクラッチ３０及び電制カップリング２０が接続している状態から、ディスコネクト２ＷＤモードに移行する場合のようにドグクラッチ３０を切断する際には、ドグクラッチ３０の切断指示を受けてから、電制カップリング２０のクラッチトルクは所定範囲内の正の値から所定量(補償トルク)に一時的に変化(増加あるいは減少)させる。
　これにより、ドグクラッチ３０を切断することによる慣性トルクの変化量を精度良く演算し、ドグクラッチ３０の切断時におけるトルク差を０に近くして、ドグクラッチ３０のより迅速かつ滑らかな切断が可能になる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。例えば上記実施形態では、後輪駆動車をベースとした、即ち後輪９、１０を主駆動輪とし前輪２５、２６を副駆動輪とした４輪駆動車に本発明を適用しているが、前輪駆動車をベースとした、即ち前輪２５、２６を主駆動輪とし後輪９、１０を副駆動輪とした４輪駆動車に本発明を適用してもよい。
　また、上記実施形態では、走行駆動源がエンジン２である車両１に本発明を適用しているが、モータを走行駆動源とする電気自動車、走行駆動源をエンジン及びモータとするハイブリッド車やプラグインハイブリッド車に本発明を適用してもよい。
　１　　車両
　２　　エンジン（駆動源）
　９　　左後輪（後輪、主駆動輪）
　１０　右後輪（後輪、主駆動輪）
　２０　電制カップリング（第１のクラッチ）
　２１　フロントプロペラシャフト（駆動軸）
　２２　フロントデファレンシャル（デファレンシャル）
　２５　左前輪（前輪、副駆動輪)
　２６　右前輪（前輪、副駆動輪）
　３０　ドグクラッチ（第２のクラッチ）
　４０　走行駆動コントロールユニット（走行駆動制御装置）
　４５　クラッチ制御部
　６０　前輪速度センサ（第１の速度検出部）
　６１　駆動モード判定部（クラッチ作動判定部）
　６２　フロントプロペラシャフト回転速度センサ（第２の速度検出部）

 

Claims (6)

  1. 　車両の左右一対の前輪及び後輪のうち、いずれか一方を駆動源に接続して駆動する主駆動輪とし、他方をクラッチトルクを調整可能な第１のクラッチを介して前記駆動源に接続して駆動する副駆動輪とし、左右の前記副駆動輪は、デファレンシャルを介して前記駆動源から動力が伝達される４輪駆動車に備えられた走行駆動制御装置であって、
    　前記車両は、前記デファレンシャルと前記左右の前記副駆動輪のうちいずれか一方との間の動力の伝達路に第２のクラッチを備え、
    　前記走行駆動制御装置は、
    　前記車両の運転状態に基づいて前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチの切り換えを判定するクラッチ作動判定部と、
    　前記クラッチ作動判定部の判定に基づいて、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチを制御するクラッチ制御部と、を備え、
    　前記クラッチ制御部は、前記車両の走行中において、前記第２のクラッチの切断時におけるトルク差を減少させるように、前記第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを所定量印加することを特徴とする４輪駆動車の走行駆動制御装置。
  2. 　前記デファレンシャルと前記第１のクラッチとの間の駆動軸の回転速度を検出する第１の速度検出部を備え、
    　前記クラッチ制御部は、
    　前記駆動軸の回転速度に基づいて前記駆動軸の慣性トルクを演算し、当該慣性トルクに基づいて前記所定量を設定することを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車の走行駆動制御装置。
  3. 　前記前輪の回転速度を検出する第２の速度検出部を備え、
    　前記クラッチ制御部は、
    　前記前輪の回転速度に基づいて、前記デファレンシャルのフリクショントルクを演算して、
    　前記慣性トルクと前記フリクショントルクとの加算値に基づいて前記所定量を演算することを特徴とする請求項２に記載の４輪駆動車の走行駆動制御装置。
  4. 　前記クラッチ制御部は、前記第１のクラッチを切断し前記第２のクラッチを接続した２輪駆動走行状態において前記第２のクラッチを切断する際に、当該第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に前記所定量に増加させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の４輪駆動車の走行駆動制御装置。
  5. 　前記クラッチ制御部は、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチを接続した４輪駆動走行状態において前記第２のクラッチを切断する際に、当該第２のクラッチの切断前に前記第１のクラッチによるクラッチトルクを一時的に前記所定量に変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の４輪駆動車の走行駆動制御装置。
  6. 　前記第１のクラッチは、電子制御カップリングであって、
    　前記第２のクラッチは、結合及び切断を切り替えるドグクラッチである
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の４輪駆動車の走行駆動制御装置。

     
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