JP6083202B2

JP6083202B2 - 四輪駆動車

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Publication number: JP6083202B2
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Inventors: 将貴三田
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Description

本発明は、四輪駆動車に関する。

従来、左右一対の主駆動輪（前輪）には常に駆動源（エンジン）の駆動力を伝達し、左右一対の補助駆動輪（後輪）には複数のクラッチを介して駆動源の駆動力を伝達する四輪駆動車が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の四輪駆動車は、車両の前後方向に駆動力を伝達するプロペラシャフトと駆動源との間に噛み合いクラッチが配置され、かつプロペラシャフトによって駆動力が伝達される補助駆動輪側のディファレンシャル装置と補助駆動輪との間に多板クラッチが配置されている。そして、主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動時には、噛み合いクラッチ及び多板クラッチによる駆動力の伝達を遮断してプロペラシャフトの回転及び補助駆動輪側のディファレンシャル装置のデフケースの回転を抑制することにより、走行抵抗（フリクションロス）を低減し、燃費を改善している。

また、特許文献１に記載の四輪駆動車は、二輪駆動状態での発進時に主駆動輪がスリップしたとき、噛み合いクラッチにおける凹部と凸部との噛み合わせが行えないことにより四輪駆動状態への移行ができない場合があるという課題に鑑みて、路面の摩擦係数が低いと判断される場合には、発進前に予め噛み合いクラッチを凹部と凸部との噛み合わせを行わせるように制御する制御装置を備えている。

特開２０１２−６１９２３号公報

ところで、このような四輪駆動車では、運転者がイグニッションスイッチを操作して駆動源が始動した直後に車両を発進させる場合がある。このような場合には、路面の摩擦係数が低いか否かを制御装置が判断する前に車両が発進してしまうので、発進前に噛み合いクラッチの噛み合わせを行わせることができず、主駆動輪がスリップした際に、四輪駆動状態に移行して主駆動輪のスリップを収束させることができない場合がある。特許文献１に記載の四輪駆動車は、この点においてなお改善の余地があった。

そこで、本発明は、摩擦係数が低い路面から駆動源の始動直後に発進した場合でも、主駆動輪にスリップが発生したとき、速やかに補助駆動輪に駆動力を配分し、主駆動輪のスリップを収束させることが可能な四輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）の四輪駆動車を提供する。

（１）車両の駆動力を発生する駆動源と、前記駆動力を主駆動輪に伝達する第１の駆動力伝達系と、前記駆動力を補助駆動輪に伝達する第２の駆動力伝達系と、前記駆動源を始動するための始動操作を受け付ける操作受付手段と、前記第２の駆動力伝達系を制御する制御装置とを備え、前記第２の駆動力伝達系は、凹部と凸部との係合により前記駆動力を伝達する噛み合いクラッチ、及び伝達される駆動力を連続的に調節可能な駆動力伝達装置を有し、前記制御装置は、路面の摩擦係数に関する指標値に基づいて前記路面の摩擦係数が所定値以上か否かを判定する路面状態判定手段を有し、前記操作受付手段が前記始動操作を受け付けたとき、前記路面の摩擦係数に関する指標値にかかわらず前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部とが係合するように制御し、その後、四輪駆動状態とすることが不要でかつ前記路面状態判定手段によって前記路面の摩擦係数が所定値以上であると判定したとき、前記始動操作を受け付けたときに係合した前記凹部と前記凸部との係合を解除すると共に、その後は四輪駆動状態とすることが必要と判断された場合に前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部とが係合するように制御する、四輪駆動車。

（２）前記制御装置は、車速が所定値以上であることを条件として、前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部との係合が解除されるように制御する、（１）に記載の四輪駆動車。

（３）前記路面の摩擦係数に関する指標値は、前記駆動源の温度、前記駆動源の駆動力を変速する変速装置の温度、前記第２の駆動力伝達系の温度、前記主駆動輪と前記補助駆動輪との回転差、及び操舵反力のうち、少なくとも何れか１つを含む、（１）又は（２）に記載の四輪駆動車。

本発明によれば、摩擦係数が低い路面から駆動源の始動直後に発進した場合でも、主駆動輪にスリップが発生したとき、速やかに補助駆動輪に駆動力を配分し、主駆動輪のスリップを収束させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。駆動力伝達装置及びその周辺部の構成例を示す断面図である。（ａ）は噛み合いクラッチ及びその周辺部の構成例を示す断面図であり、（ｂ）は解放状態における噛み合いクラッチの噛み合い部を模式的に示す説明図である。ＥＣＵの制御部が路面状態判定手段及び制御手段として実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。この四輪駆動車１００は、イグニッションスイッチ１０１と、イグニッションスイッチ１０１の操作によって始動するエンジン１０２と、エンジン１０２の出力を変速する変速装置としてのトランスミッション１０３と、左右一対の前輪１０４Ｌ，１０４Ｒと、左右一対の後輪１０５Ｌ，１０５Ｒと、エンジン１０２の駆動力を前輪１０４Ｌ，１０４Ｒに伝達する第１の駆動力伝達系１０６と、エンジン１０２の駆動力を後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達する第２の駆動力伝達系１０７とを備えている。前輪１０４Ｌ，１０４Ｒは、走行時にエンジン１０２の駆動力が常に伝達される主駆動輪であり、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒは、走行状態に応じて必要なトルクが伝達される補助駆動輪である。

イグニッションスイッチ１０１は、運転者が鍵を回動することによりオン状態となるスイッチであり、四輪駆動車１００の運転者がエンジン１０２を始動するために行う始動操作（鍵の回動）を受け付ける操作受付手段の一例である。エンジン１０２は、液体燃料の燃焼により四輪駆動車１００を走行させるための駆動力を発生する駆動源の一例である。駆動源としては、エンジン１０２の他に電動モータを備えたものであってもよい。また、電動モータを単一の駆動源としてもよい。操作受付手段としては、押しボタンスイッチを用いてもよい。

第１の駆動力伝達系１０６は、フロントディファレンシャル１２０と、フロントディファレンシャル１２０の出力トルクを左右の前輪１０４Ｌ，１０４Ｒに伝達するドライブシャフト１１４Ｌ,１１４Ｒとを有している。第２の駆動力伝達系１０７は、噛み合いクラッチ１３０と、プロペラシャフト１４０と、リヤディファレンシャル１５０と、駆動力伝達装置１６０とを有している。

フロントディファレンシャル１２０は、トランスミッション１０３から出力されるトルクによって回転するデフケース２０と、デフケース２０に保持されたピニオンシャフト２１と、ピニオンシャフト２１に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ２２，２２と、ピニオンギヤ２２，２２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ２３Ｌ，２３Ｒとを有している。また、フロントディファレンシャル１２０は、左側のサイドギヤ２３Ｌから左側のドライブシャフト１１４Ｌを介して左前輪１０４Ｌにトルクを配分し、右側のサイドギヤ２３Ｒから右側のドライブシャフト１１４Ｒを介して右前輪１０４Ｒにトルクを配分するように構成されている。

噛み合いクラッチ１３０は、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の外周部にデフケース２０と相対回転不能に固定された第１の歯部３１と、後述するリングギヤ４１ａと相対回転不能に固定された第２の歯部３２と、デフケース２０の回転軸方向に沿って進退移動可能な筒状のスリーブ３３とを有している。この噛み合いクラッチ１３０は、筒状のスリーブ３３の一方向への移動によって第１の歯部３１及び第２の歯部３２とをトルク伝達可能に連結し、スリーブ３３の他方向への移動によって第１の歯部３１及び第２の歯部３２との連結を解除するように構成されている。この噛み合いクラッチ１３０の詳細な構成については後述する。

プロペラシャフト１４０の前輪側には、噛み合いクラッチ１３０の第２の歯部３２と一体に回転する傘歯車からなるリングギヤ４１ａと、このリングギヤ４１ａに噛み合い、プロペラシャフト１４０の一端に固定された傘歯車からなるピニオンギヤ４１ｂとからなる第１のギヤ機構４１が設けられている。

また、プロペラシャフト１４０の後輪側には、リヤディファレンシャル１５０のデフケース５０に固定された傘歯車からなるリングギヤ４２ａと、このリングギヤ４２ａに噛み合い、プロペラシャフト１４０の他端に固定された傘歯車からなるピニオンギヤ４２ｂとからなる第２のギヤ機構４２が設けられている。

リヤディファレンシャル１５０は、プロペラシャフト１４０を介して伝達されるトルクによって回転するデフケース５０と、デフケース５０に保持されたピニオンシャフト５１と、ピニオンシャフト５１に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ５２，５２と、ピニオンギヤ５２，５２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ５３Ｌ，５３Ｒとを有している。左側のサイドギヤ５３Ｌは、駆動力伝達装置１６０との間に配置された中間シャフト５４に相対回転不能に連結されている。また、右側のサイドギヤ５３Ｒは、右側のドライブシャフト１１５Ｒと等速で回転するように連結されている。

駆動力伝達装置１６０は、多板クラッチ７と、この多板クラッチ７を押圧力可変に押圧する押圧機構８とを有し、押圧機構８による多板クラッチ７の押圧力に応じたトルクを中間シャフト５４から左側のドライブシャフト１１５Ｌ側に伝達するように構成されている。この駆動力伝達装置１６０の詳細な構成については後述する。

四輪駆動車１００はまた、第２の駆動力伝達系１０７を制御する制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）９を搭載している。ＥＣＵ９は、エンジン１０２の冷却水温を検出する冷却水温センサ９０１、トランスミッション１０３の油温を検出する油温センサ９０２、外気温を検出する外気温センサ９０３、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の回転速度を検出する第１の回転速度センサ９０４、第１のギヤ機構４１のリングギヤ４１ａの回転速度を検出する第２の回転速度センサ９０５の出力値を図略の車載通信網（ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して取得することが可能である。また、ＥＣＵは、車載通信網を介して車速や前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの回転速度、ならびに図略の操舵装置の出力情報等を取得することが可能である。またさらに、ＥＣＵ９には、駆動力伝達装置１６０の押圧機構８を駆動するための電流を出力する駆動回路９３が接続されている。

ＥＣＵ９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子を有して構成される記憶部９１と、記憶部９１に記憶された制御プログラム９１０に従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）を有して構成される制御部９２とを有している。制御部９２は、制御プログラム９１０に従って動作することにより、路面の摩擦係数に関する指標値に基づいて路面の摩擦係数を判定する路面状態判定手段９２１、及び噛み合いクラッチ１３０ならびに駆動力伝達装置１６０を制御する制御手段９２２として機能する。

駆動回路９３は、ＥＣＵ９（制御手段９２２）からの制御信号を受け、押圧機構８を構成する電磁コイル（後述）に電流を出力供給する。この駆動回路９３は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による電流出力回路を備え、押圧機構８に供給する電流量をＥＣＵ９からの制御信号に応じた値に連続的に調整可能である。

以上の構成により、第１の駆動力伝達系１０６は、フロントディファレンシャル１２０のサイドギヤ２３Ｌ，２３Ｒから左右のドライブシャフト１１４Ｌ,１１４Ｒを介して前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにトルクを伝達する。また、第２の駆動力伝達系１０７は、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０から噛み合いクラッチ１３０、第１のギヤ機構４１、プロペラシャフト１４０、第２のギヤ機構４２、リヤディファレンシャル１５０を介して、左後輪１０５Ｌには駆動力伝達装置１６０を介在させて左側のドライブシャフト１１５Ｌにより、右後輪１０５Ｒには右側のドライブシャフト１１５Ｒにより、それぞれトルクを伝達する。

図２は、駆動力伝達装置１６０及びその周辺部の構成例を示す断面図である。駆動力伝達装置１６０は、リヤディファレンシャル１５０と共にデフキャリア１５１に収容されている。駆動力伝達装置１６０は、中間シャフト５４に相対回転不能に連結された有底円筒状のアウタハウジング６０を有し、このアウタハウジング６０の内部に多板クラッチ７及び押圧機構８を備えている。

アウタハウジング６０は、中間シャフト５４と一体に回転するように、その底部の外周面が中間シャフト５４のフランジ５４ａに連結されている。また、アウタハウジング６０の円筒部の内周面には軸方向に延びる複数のスプライン歯を有するスプライン部６０ａが形成され、その開口端部は環状のリヤハウジング６１によって閉塞されている。

リヤハウジング６１は、螺着や溶接等の固定手段によってアウタハウジング６０の開口部に相対回転不能に固定された磁性材料からなる第１エレメント６１ａと、第１エレメント６１ａの内側に固定された非磁性材料からなるリング状の第２エレメント６１ｂと、第２エレメント６１ｂの内側に固定された磁性材料からなる第３エレメント６１ｃとを有している。

アウタハウジング６０の内周部には、アウタハウジング６０と同軸上で相対回転可能に支持された円筒状のインナシャフト６４が配置されている。インナシャフト６４の外周面には、アウタハウジング６０のスプライン部６０ａと対向する領域に、軸方向に延びる複数のスプライン歯を有するスプライン部６４ａが形成されている。また、インナシャフト６４には、その内周面に、左側のドライブシャフト１１５Ｌ（図１に示す）の一端が揺動可能に連結される等速ジョイントの外輪５６ａを有する軸状部材５６が相対回転不能にスプライン嵌合されている。

多板クラッチ７は、環状の複数のアウタクラッチプレート７１と、同じく環状の複数のインナクラッチプレート７２とを軸方向に交互に配置して構成されている。アウタクラッチプレート７１の外周縁には、アウタハウジング６０のスプライン部６０ａに係合する複数の突起が形成されている。また、インナクラッチプレート７２の内周縁には、インナシャフト６４のスプライン部６４ａに係合する複数の突起が形成されている。この構成により、アウタクラッチプレート７１はアウタハウジング６０に対して、またインナクラッチプレート７２はインナシャフト６４に対して、それぞれ相対回転が規制され、かつ軸方向移動可能である。

押圧機構８は、多板クラッチ７と軸方向に並置され、電磁コイル８０と、電磁コイル８０を支持する磁性材料からなるヨーク８１と、環状の第１カム部材８２と、第１カム部材８２に対向して配置された環状の第２カム部材８４と、第１カム部材８２及び第２カム部材８４の間に介在する球状のカムフォロア８３とを有して構成されている。

電磁コイル８０は、第１カム部材８２との間にリヤハウジング６１を挟んで配置され、通電により発生する磁力によって第１カム部材８２をリヤハウジング６１側に引き寄せるように構成されている。

第２カム部材８４は、軸方向の一側面が多板クラッチ７の複数のインナクラッチプレート７２のうち、最も押圧機構８側に配置されたインナクラッチプレート７２に対向して配置されている。また、第２カム部材８４は、内周面の一部にインナシャフト６４のスプライン部６４ａに係合する複数の突起を有し、インナシャフト６４に対して相対回転が規制され、かつ軸方向移動可能である。

第１カム部材８２及び第２カム部材８４のそれぞれの対向面には、周方向に沿って軸方向の深さが変化するように形成された傾斜面からなるカム面が形成され、複数の転動体８３がこの両カム面に沿って転動するように配置されている。また、第１カム部材８２は皿ばね８５により、また第２カム部材８４は皿ばね８６により、相互に接近するように付勢されている。

上記構成により、第１カム部材８２が電磁コイル８０の磁力によってリヤハウジング６１と摩擦摺動すると、第１カム部材８２がリヤハウジング６１から回転力を受け、この回転力によって第１カム部材８２と第２カム部材８４とが相対回転する。この相対回転によって転動体８３が第１カム部材８２及び第２カム部材８４のカム面を転動することで軸方向の推力が発生し、この推力を受けた第２カム部材８４が多板クラッチ７を押圧する。

第１カム部材８２がリヤハウジング６１から受ける回転力は電磁コイル８０の磁力の強さに応じて変化するので、電磁コイル８０に供給する電流を制御することによって多板クラッチ７の押圧力を調整可能であり、ひいては多板クラッチ７を介して伝達されるトルクを調整可能である。すなわち、この多板クラッチ７は、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒ側に伝達される駆動力を多段階又は無段階に連続的に調整可能である。

また、電磁コイル８０への通電を遮断すると、皿ばね８５のばね力によって第１カム部材８２がリヤハウジング６１から離間し、第１カム部材８２が第２カム部材８４と相対回転する回転力を受けなくなるので、軸方向の推力が消滅し、皿ばね８６のばね力によって第２カム部材８４が多板クラッチ７から離れる方向に移動する。

以上の構成により、左後輪１０５Ｌには、リヤディファレンシャル１５０の左側のサイドギヤ５３Ｌに伝達された駆動力が駆動力伝達装置１６０によって断続可能に調節され、軸状部材５６及び左側のドライブシャフト１１５Ｌを介して伝達される。また、右後輪１０５Ｒには、リヤディファレンシャル１５０の右側のサイドギヤ５３Ｒに伝達された駆動力が、このサイドギヤ５３Ｒに相対回転不能に連結された軸状部材５５、及び軸状部材５５の一端に設けられた等速ジョイントの外輪５５ａに揺動可能に連結された右側のドライブシャフト１１５Ｒを介して伝達される。

図３（ａ）は、噛み合いクラッチ１３０及びその周辺部の構成例を示す断面図であり、図３（ｂ）は、解放状態における噛み合いクラッチ１３０の噛み合い部を模式的に示す説明図である。

噛み合いクラッチ１３０は、前述のように、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０に相対回転不能に固定された第１の歯部３１と、リングギヤ４１ａに相対回転不能に固定された第２の歯部３２と、デフケース２０の回転軸方向に沿って進退移動可能な筒状のスリーブ３３と、スリーブ３３を進退移動させるアクチュエータ３０とを有している。アクチュエータ３０は、例えば磁励コイルに通電することにより発生する磁力によって可動鉄心を動かす電磁アクチュエータにより構成される。

第１の歯部３１は、その内周側に右前輪１０４Ｒに連結されたドライブシャフト１１４Ｒを挿通させる環状であり、外周面にデフケース２０の回転軸線Ｏに沿った形成された複数のスプライン歯３１ａを有している。

第２の歯部３２は、内周側にドライブシャフト１１４Ｒを挿通させる筒状に形成され、第１の歯部３１と同軸上で相対回転可能である。また、第２の歯部３２は、その外周面に、デフケース２０の回転軸線Ｏに沿って形成された複数のスプライン歯３２ａを有している。

スリーブ３３は、第１の歯部３１及び第２の歯部３２の外周側にて第１の歯部３１及び第２の歯部３２と同軸上で軸方向移動可能に支持された筒状の連結部材である。このスリーブ３３の内周面には、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａ及び第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａと噛み合い可能な複数のスプライン歯３３ａが形成されている。隣り合うスプライン歯３３ａの間には、凸部としてのスプライン歯３１ａ，３２ａが係合する凹部３３ｃが形成されている。噛み合いクラッチ１３０は、スプライン歯３１ａ，３２ａと凹部３３ｃとの係合により駆動力を伝達する。

また、スリーブ３３の外周面には、その周方向に沿って環状に形成された係合凹所３３ｂが形成されている。この係合凹所３３ｂには、スリーブ３３を軸方向に移動させる移動部材３４の一端部が摺動自在に係合している。移動部材３４の他端部はアクチュエータ３０のシャフト３０ａに嵌合されている。アクチュエータ３０は、ＥＣＵ９（図１に示す）からの制御信号によってシャフト３０ａをデフケース２０の回転軸線Ｏに平行な方向に進退移動させ、これに伴って移動部材３４及びスリーブ３３が回転軸線Ｏに沿って軸方向に移動する。

スリーブ３３の複数のスプライン歯３３ａが、第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａと噛み合い、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａと噛み合いとは噛み合わない噛み合いクラッチ１３０の解放状態では、第１の歯部３１と第２の歯部３２とが相対回転可能である。また、スリーブ３３の複数のスプライン歯３３ａが、第１の歯部３１の複数のスプライン歯３１ａと第２の歯部３２の複数のスプライン歯３２ａに共に噛み合う噛み合いクラッチ１３０の連結状態では、第１の歯部３１と第２の歯部３２とが相対回転不能に連結される。

四輪駆動車１００は、四輪駆動の走行時には、電磁コイル８０に通電して駆動力伝達装置１６０によるトルク伝達を行うと共に、噛み合いクラッチ１３０のスリーブ３３を第１の歯部３１及び第２の歯部３２に共に噛み合わせ、フロントディファレンシャル１２０のデフケース２０とプロペラシャフト１４０とを連結する。これにより、エンジン１０２のトルクが前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達される。

一方、二輪駆動の走行時には、電磁コイル８０への通電を停止して駆動力伝達装置１６０による駆動力伝達を遮断すると共に、噛み合いクラッチ１３０によるデフケース２０とプロペラシャフト１４０との連結を解除する。駆動力伝達装置１６０による駆動力伝達を遮断することにより、左後輪１０５Ｌのドライブシャフト１１５Ｌと中間シャフト５４との連結が解除され、これに伴って右後輪１０５Ｒにも駆動力が伝達されなくなる。これは、一方の出力軸が空転するともう一方の出力軸にもトルクが伝達されなくなるというディファレンシャル装置の一般的な特性によるものである。

このように、二輪駆動の走行時には、駆動力伝達系１０６によるトルク伝達がプロペラシャフト１４０の上流側（エンジン１０２側）及び下流側（後輪１０５Ｌ，１０５Ｒ側）で遮断されるので、プロペラシャフト１４０及びこれに連結されたリヤディファレンシャル１５０のデフケース５０の車体に対する回転が停止する。これにより、プロペラシャフト１４０の回転抵抗やリングギヤ４１ａ,４２ａによる潤滑油の攪拌抵抗による車両の走行抵抗が減少する。

また、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際は、まず電磁コイル８０への電流供給量を徐々に大きくして駆動力伝達装置１６０により後輪１０５Ｌ，１０５Ｒのトルクをプロペラシャフト１４０に伝達し、プロペラシャフト１４０を回転させる。その後プロペラシャフト１４０の回転速度が上昇し、第１の回転速度センサ９０４により検出されるフロントディファレンシャル１２０のデフケース２０の回転速度と、第２の回転速度センサ９０５により検出される第１のギヤ機構４１のリングギヤ４１ａの回転速度との差が閾値以下となって同期が完了したら、噛み合いクラッチ１３０を連結させる。

これとは逆に四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行する際は、電磁コイル８０への電流供給量を徐々に小さくして後輪側に伝達されるトルクによるプロペラシャフト１４０の捩れを解消し、その後に噛み合いクラッチ１３０による連結を解除する。このような手順によって二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えることにより、駆動状態の切り替え時の衝撃を抑制する。

ところで、降雨や路面凍結、あるいは走行路が雪道や砂利道等であることにより、車輪と路面との摩擦係数が低いと、発進時において車輪が空転するスリップが発生しやすくなる。このスリップは、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒにトルクが伝達される四輪駆動状態よりも、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒのみに駆動力が伝達される二輪駆動状態で発生しやすい。

走行中にスリップが発生した場合には、前述のように後輪１０５Ｌ，１０５Ｒのトルクを駆動力伝達装置１６０を介してプロペラシャフト１４０に伝達し、プロペラシャフト１４０を回転させることによって噛み合いクラッチ１３０の第１の歯部３１と第２の歯部３２とを同期させることができるが、発進時には後輪１０５Ｌ，１０５Ｒが回転していないため、このようにして噛み合いクラッチ１３０を同期させることができない。そこで、本実施の形態では、以下に説明する制御によって、この問題を解決している。

図４は、ＥＣＵ９の制御部９２が路面状態判定手段９２１及び制御手段９２２として実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す各ステップのうち、ステップＳ１０〜Ｓ１５，Ｓ２０，Ｓ２１は制御部９２が制御手段９２２として実行する処理であり、ステップＳ１６〜Ｓ１９は制御部９２が路面状態判定手段９２１として実行する処理である。制御部９２は、図４のフローチャートに示す処理を所定の制御周期（例えば１００ｍｓ）ごとに実行する。

制御部９２は、イグニッションスイッチ１０１がオフ状態からオン状態となったか否か、すなわち前回の処理実行時以後に、イグニッションスイッチ１０１が運転者によってオン状態に切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ１０）。イグニッションスイッチ１０１がオン状態となった場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、制御部９２は、噛み合いクラッチ１３０を連結状態に制御する（ステップＳ１１）。すなわち、噛み合いクラッチ１３０のアクチュエータ３０によってスリーブ３３を第１の歯部３１側に移動させ、第１の歯部３１と第２の歯部３２とをスリーブ３３によって相対回転不能に連結する。

イグニッションスイッチ１０１が前回の処理実行時以前にオン状態であった場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、制御部９２は、第２の駆動力伝達系１０７がコネクトモードであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、コネクトモードとは、噛み合いクラッチ１３０が連結状態であることをいう。第２の駆動力伝達系１０７がコネクトモードでない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御部９２は、四輪駆動状態とすることが必要か否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定は、例えば運転者によって操作される二輪駆動及び四輪駆動の切り替えスイッチの状態や、前後輪の回転差（前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの平均回転速度と後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの平均回転速度との差）、あるいはアクセル開度等に基づいて行うことができる。四輪駆動状態とすることが必要である場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１の処理を実行し、必要でない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、ステップＳ１１の処理を実行することなく図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、第２の駆動力伝達系１０７がコネクトモードである場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、制御部９２は、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに駆動力を伝達することが必要か否か、すなわち四輪駆動が必要か否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定は、前述のステップＳ１３の処理と同様に行うことができる。四輪駆動が必要である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、制御部９２は、駆動力伝達装置１６０を制御して後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達する駆動力を調節する（ステップＳ１５）。制御部９２は、例えば前後輪の回転差が大きいほど、またアクセル開度が大きいほど、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達される駆動力が大きくなるように駆動力伝達装置１６０を制御する。

ステップＳ１４で四輪駆動が必要でないと判定した場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、制御部９２は、ステップＳ１６以降の処理を実行する。ここで、四輪駆動が必要でないと判定される場合とは、イグニッションスイッチ１０１がオフ状態からオン状態となったことにより、ステップＳ１１の処理で噛み合いクラッチ１３０が連結されてコネクトモードとなったが、車輪が空転するようなスリップ等は発生しておらず、噛み合いクラッチ１３０における連結を解除しても支障がない場合である。

この場合、制御部９２は、冷却水温センサ９０１によって検出されるエンジン冷却水温（エンジン１０２の温度）が所定値（例えば０℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。エンジン冷却水温が所定値以上でない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、制御部９２は図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、エンジン冷却水温が所定値以上である場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御部９２は、油温センサ９０２によって検出されるトランスミッション１０３の油温（トランスミッション１０３の温度）が所定値（例えば０℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。トランスミッション１０３の油温が所定値以上でない場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、制御部９２は図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、トランスミッション１０３の油温が所定値以上である場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、制御部９２は、リヤディファレンシャル１５０の油温（第２の駆動力伝達系１０７の温度）が所定値（例えば０℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。リヤディファレンシャル１５０の油温は、例えばリヤディファレンシャル１５０の近傍に設けられた温度センサの検出値に基づいて求めてもよいが、駆動力伝達装置１６０によって伝達された駆動力の積算値等に基づいて演算によって求めてもよい。リヤディファレンシャル１５０の油温が所定値以上でない場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、制御部９２は図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、リヤディファレンシャル１５０の油温が所定値以上である場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、制御部９２は、例えば前後輪の回転差や前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの舵角等に基づいて路面の摩擦係数の推定値を演算し、この推定値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。つまり、前後輪の回転差が舵角に応じた値よりも所定量大きい場合には、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ又は後輪１０５Ｌ，１０５Ｒと路面との間に滑りが発生していると考えられるため、この回転差によって路面の摩擦係数を推定する。また、ステップＳ１９における所定値は、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ又は後輪１０５Ｌ，１０５Ｒにスリップ（空転）が発生する可能性が低いと考えられる路面摩擦係数の値である。なお、ステップ１９における摩擦係数の推定値は、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒを操舵する操舵装置から取得してもよい。つまり、操舵輪である前輪１０４Ｌ，１０４Ｒを操舵した際の反力が小さい場合には、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒと路面との間に滑りが発生していると考えられるため、この操舵反力によって路面の摩擦係数を推定する。路面の摩擦係数の推定値が所定値以上でない場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、制御部９２は図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、路面の摩擦係数の推定値が所定値以上である場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、制御部９２は、四輪駆動車１００の車速が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。この所定値は、発進状態を脱したと判断できる車速であり、例えば時速２０ｋｍをステップＳ２０における所定値とすることができる。車速が所定値以上でない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、制御部９２は図４に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、車速が所定値以上である場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、制御部９２は、噛み合いクラッチ１３０を解放状態に制御する（ステップＳ２１）。すなわち、噛み合いクラッチ１３０のアクチュエータ３０によってスリーブ３３を第２の歯部３２側に移動させ、第１の歯部３１と第２の歯部３２とのスリーブ３３による連結を解除する。これにより、第２の駆動力伝達系１０７はコネクトモードからディスコネクトモードに移行する。

なお、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理における所定値は、路面が凍結するおそれがある温度（例えば−５〜５℃）の範囲に設定することが望ましい。つまり、制御部９２は、エンジン冷却水温、トランスミッション油温、及びリヤディファレンシャル油温に基づいて路面凍結のおそれがあるか、すなわち路面の摩擦係数が所定値以上か否かを判定する。ステップＳ１６〜Ｓ１８におけるエンジン冷却水温、トランスミッション油温、及びリヤディファレンシャル油温、及びステップＳ１９における摩擦係数の推定値の演算に用いられる前後輪の回転差等の値は、路面の摩擦係数に関する指標値の一例である。

以上説明したように、制御部９２は、イグニッションスイッチ１０１がオン状態に操作されたとき、路面の摩擦係数に関する指標値にかかわらず噛み合いクラッチ１３０を連結状態に制御し、ステップＳ１６〜Ｓ１９の処理によって路面の摩擦係数が所定値以上であると判定したとき、噛み合いクラッチ１３０を解放状態に制御する。また、制御部９２は、車速が所定値以上であることを条件として、噛み合いクラッチ１３０を解放状態に制御する。

（実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態によれば、イグニッションスイッチ１０１がオン状態に操作されたとき、直ちに噛み合いクラッチ１３０が連結状態となるので、エンジン１０２の始動直後に四輪駆動車１００が発進した場合でも、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生すれば、駆動力伝達装置１６０を制御することによって、速やかに後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに駆動力を配分することが可能となる。つまり、仮に噛み合いクラッチ１３０が解放状態であるディスコネクトモードで四輪駆動車１００が発進して前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生した場合には、噛み合いクラッチ１３０を連結状態としなければ後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに駆動力を配分することができないが、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒがスリップしている場合には前後輪の回転差が大きく、噛み合いクラッチ１３０における第１の歯部３１と第２の歯部３２との回転が同期せず、スリーブ３３によって第１の歯部３１と第２の歯部３２とを連結することができない。しかし、本実施の形態では、噛み合いクラッチ１３０の連結状態で発進することができるので、発進時におけるスリップを早期に収束させることが可能となる。

また、車速が所定値以上であることを条件として噛み合いクラッチ１３０が解放状態となるので、四輪駆動車１００が発進状態を脱してから、すなわち噛み合いクラッチ１３０における第１の歯部３１と第２の歯部３２とが同期しやすい状態になってから、第２の駆動力伝達系１０７がディスコネクトモードとなる。これにより、四輪駆動車１００の走行安定性が向上する。

［他の実施の形態］
以上、本実施の形態を説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、駆動力伝達系におけるプロペラシャフト１４０とフロントディファレンシャル１２０のデフケース２０との間に噛み合いクラッチ１３０を配置し、リヤディファレンシャル１５０と左後輪１０５Ｌとの間に駆動力伝達装置１６０を配置したが、この配置は逆であってもよい。また、プロペラシャフト１４０とリヤディファレンシャル１５０との間に駆動力伝達装置１６０を配置してもよい。

また、ステップＳ１６からステップＳ１９の処理のうち１つ又は複数の処理を省略してもよい。またさらに、外気温センサ９０３の検出値が所定値以上でない場合に図４に示すフローチャートの処理を終了するステップを追加してもよい。

７…多板クラッチ、８…押圧機構、２０…デフケース、２１…ピニオンシャフト、２２…ピニオンギヤ、２３Ｌ，２３Ｒ…サイドギヤ、３０…アクチュエータ、３０ａ…シャフト、３１…第１の歯部、３２…第２の歯部、３３…スリーブ、３１ａ，３２ａ，３３ａ…スプライン歯、３３ｂ…係合凹所、３３ｃ…凹部、３４…移動部材、４１…第１のギヤ機構、４１ａ…リングギヤ、４１ｂ…ピニオンギヤ、４２…第２のギヤ機構、４２ａ…リングギヤ、４２ｂ…ピニオンギヤ、５０…デフケース、５１…ピニオンシャフト、５２…ピニオンギヤ、５３Ｌ，５３Ｒ…サイドギヤ、５４…中間シャフト、５４ａ…フランジ、５５…軸状部材、５５ａ…外輪、５６…軸状部材、５６ａ…外輪、６０…アウタハウジング、６０ａ…スプライン部、６１…リヤハウジング、６１ａ…第１エレメント、６１ｂ…第２エレメント、６１ｃ…第３エレメント、６４…インナシャフト、６４ａ…スプライン部、７１…アウタクラッチプレート、７２…インナクラッチプレート、８０…電磁コイル、８１…ヨーク、８２…第１カム部材、８３…カムフォロア、８３…転動体、８４…第２カム部材、９１…記憶部、９２…制御部、９３…駆動回路、１００…四輪駆動車、１０１…イグニッションスイッチ、１０２…エンジン、１０３…トランスミッション、１０４Ｌ，１０４Ｒ…前輪、１０５Ｌ，１０５Ｒ…後輪、１０６…第１の駆動力伝達系、１０７…第２の駆動力伝達系、１１４Ｌ，１１４Ｒ，１１５Ｌ，１１５Ｒ…ドライブシャフト、１２０…フロントディファレンシャル、１３０…噛み合いクラッチ、１４０プロペラシャフト、１５０…リヤディファレンシャル、１５１…デフキャリア、１６０…駆動力伝達装置、９０１…冷却水温センサ、９０２…油温センサ、９０３…外気温センサ、９０４…第１の回転速度センサ、９０５…第２の回転速度センサ、９１０…制御プログラム、９２１…路面状態判定手段、９２２…制御手段

Claims

車両の駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動力を主駆動輪に伝達する第１の駆動力伝達系と、
前記駆動力を補助駆動輪に伝達する第２の駆動力伝達系と、
前記駆動源を始動するための始動操作を受け付ける操作受付手段と、
前記第２の駆動力伝達系を制御する制御装置とを備え、
前記第２の駆動力伝達系は、凹部と凸部との係合により前記駆動力を伝達する噛み合いクラッチ、及び伝達される駆動力を連続的に調節可能な駆動力伝達装置を有し、
前記制御装置は、路面の摩擦係数に関する指標値に基づいて前記路面の摩擦係数が所定値以上か否かを判定する路面状態判定手段を有し、前記操作受付手段が前記始動操作を受け付けたとき、前記路面の摩擦係数に関する指標値にかかわらず前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部とが係合するように制御し、その後、四輪駆動状態とすることが不要でかつ前記路面状態判定手段によって前記路面の摩擦係数が所定値以上であると判定したとき、前記始動操作を受け付けたときに係合した前記凹部と前記凸部との係合を解除すると共に、その後は四輪駆動状態とすることが必要と判断された場合に前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部とが係合するように制御する、
四輪駆動車。
前記制御装置は、車速が所定値以上であることを条件として、前記噛み合いクラッチを前記凹部と前記凸部との係合が解除されるように制御する、
請求項１に記載の四輪駆動車。
前記路面の摩擦係数に関する指標値は、前記駆動源の温度、前記駆動源の駆動力を変速する変速装置の温度、前記第２の駆動力伝達系の温度、前記主駆動輪と前記補助駆動輪との回転差、及び操舵反力のうち、少なくとも何れか１つを含む、
請求項１又は２に記載の四輪駆動車。