KR20180054430A - 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치 - Google Patents

차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우, Rr 도그 클러치가 싱크로 기구에 의해서 회전 동기된다. 또, 선회 외륜측이 되는 후륜에 동력을 전달하는 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어함으로써, Fr 도그 클러치가 회전 동기된다. 이에 의해, Fr 도그 클러치에 대해서도 회전 동기되기 때문에, Fr 도그 클러치의 계합시의 쇼크를 억제할 수 있다.

Description

차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치{CONTROL DEVICE OF VEHICULAR FOUR-WHEEL DRIVE SYSTEM}
본 발명은 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 관련된 것으로서, 특히 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로의 전환 제어에 관한 것이다.
구동원으로부터 출력된 구동력의 일부를 좌우의 부(副) 구동륜에 분배하는 트랜스퍼와, 상기 트랜스퍼로부터 분배된 동력을 상기 좌우의 부 구동륜이 연결된 디퍼렌셜 기구에 전달하는 프로펠러 샤프트와, 상기 트랜스퍼에 설치되고, 상기 구동원과 상기 프로펠러 샤프트 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접(斷接)하는 제 1 치합 클러치와, 상기 프로펠러 샤프트와 상기 디퍼렌셜 기구 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 2 치합 클러치를 구비하며, 상기 디퍼렌셜 기구는, 상기 좌우의 부 구동륜에 전달하는 전달 토오크를 조정하는 한 쌍의 제어 커플링을 갖고, 상기 제 2 치합 클러치는 싱크로 기구를 갖는 차량용 4륜 구동 장치가 제안되어 있다. 일본 공개특허 특개2016-74370호의 도 10에 기재된 4륜 구동 장치가 그것이다. 일본 공개특허 특개2016-74370호에 기재된 차량용 4륜 구동 장치에 있어서는, 2륜 구동 중에 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치의 계합(係合)을 차단함으로써, 프로펠러 샤프트 등의 드래깅(dragging)을 없애 연비를 향상시키고 있다.
그런데, 일본 공개특허 특개2016-74370호를 비롯한 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치를 구비한 차량용 4륜 구동 장치에 있어서, 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치의 계합이 해제된 2륜 구동 상태로부터, 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치를 계합하여 4륜 구동 상태로 전환할 때에, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되지 않는 치합 클러치에 있어서 차(差) 회전이 생기면, 그 치합 클러치를 계합할 때에 쇼크가 발생한다. 예를 들면, 차량 선회중에는, 각 차륜의 궤적이 다른 것으로부터, 각 차륜에 회전 속도차가 생기기 때문에, 싱크로 기구가 설치되어 있지 않은 치합 클러치에 있어서 차 회전이 생겨, 계합시에 쇼크가 발생한다.
본 발명은, 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치를 구비한 차량용 4륜 구동 장치에 있어서, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우이더라도, 쇼크를 억제할 수 있는 제어 장치를 제공한다.
제 1 발명의 요지로 하는 바는, (a) 구동원으로부터 출력된 구동력의 일부를 좌우의 부 구동륜에 분배하는 트랜스퍼와, 상기 트랜스퍼로부터 분배된 동력을 상기 좌우의 부 구동륜이 연결된 디퍼렌셜 기구에 전달하는 프로펠러 샤프트와, 상기 트랜스퍼에 설치되고, 상기 구동원과 상기 프로펠러 샤프트 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 1 치합 클러치와, 상기 프로펠러 샤프트와 상기 디퍼렌셜 기구 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 2 치합 클러치를 구비하며, 상기 디퍼렌셜 기구는, 상기 좌우의 부 구동륜에 전달하는 전달 토오크를 조정하는 한 쌍의 제어 커플링을 갖고, 상기 제 1 치합 클러치 또는 상기 제 2 치합 클러치는 싱크로 기구를 갖는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치로서, (b) 상기 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치의 계합이 차단된 2륜 구동 상태로부터 그 제 1 치합 클러치 및 그 제 2 치합 클러치를 계합하여 4륜 구동 상태로 전환할 때, 차량 선회중인 경우에는, 상기 제 1 치합 클러치 및 상기 제 2 치합 클러치 중 상기 싱크로 기구를 갖는 일방(一方)의 치합 클러치를 그 싱크로 기구에 의해서 회전 동기시키고, 타방(他方)의 치합 클러치를 상기 한 쌍의 제어 커플링 중 선회 외륜측이 되는 상기 부 구동륜에 동력을 전달하는 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여 회전 동기시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제 2 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 있어서, (a) 상기 싱크로 기구는, 상기 제 2 치합 클러치를 회전 동기하는 것이고, (b) 상기 제어부는, 상기 제 2 치합 클러치를 계합하면, 상기 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여, 상기 제 1 치합 클러치를 회전 동기시키는 것을 특징으로 한다.
또, 제 3 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 있어서, (a) 상기 싱크로 기구는, 상기 제 1 치합 클러치를 회전 동기하는 것이고, (b) 상기 제어부는, 상기 제 1 치합 클러치를 계합하면, 상기 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여, 상기 제 2 치합 클러치를 회전 동기시키는 것을 특징으로 한다.
또, 제 4 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 3 발명 중 어느 하나의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 타방의 치합 클러치가 회전 동기하면, 당해 타방의 치합 클러치를 계합하는 것을 특징으로 한다.
또, 제 5 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 4 발명 중 어느 하나의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 있어서, 상기 커플링 토오크는, 상기 일방의 제어 커플링에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전체의 관성 모멘트와, 상기 타방의 치합 클러치가 회전 동기한 상태가 되는 당해 회전체의 목표 회전 속도 및 상기 제어 커플링의 미리 설정되어 있는 목표 계합 시간으로부터 산출되는 각(角) 가속도를, 승산함으로써 산출되는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 의하면, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우, 일방의 치합 클러치가 싱크로 기구에 의해서 회전 동기된다. 또, 선회 외륜측이 되는 부 구동륜에 동력을 전달하는 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어함으로써, 타방의 치합 클러치가 회전 동기된다. 선회 외륜측의 부 구동륜의 회전 속도는, 선회 내륜측의 부 구동륜의 회전 속도보다 높기 때문에, 그 제어 커플링에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전체의 회전 속도를, 타방의 치합 클러치가 회전 동기하는 회전 속도까지 끌어올릴 수 있다. 이에 의해, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되지 않는 타방의 치합 클러치에 대해서도 회전 동기되기 때문에, 타방의 치합 클러치의 계합시의 쇼크를 억제할 수 있고, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우이더라도 쇼크를 억제할 수 있다.
또, 제 2 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 의하면, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환할 때에, 먼저 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되는 제 2 치합 클러치가 계합시켜진다. 이어서, 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크가 제어됨으로써 제 1 치합 클러치가 회전 동기시켜지기 때문에, 제 1 치합 클러치를 계합할 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
또, 제 3 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 의하면, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환할 때에, 먼저 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되는 제 1 치합 클러치가 계합시켜진다. 이어서, 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크가 제어됨으로써 제 2 치합 클러치가 회전 동기시켜지기 때문에, 제 2 치합 클러치를 계합할 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
또, 제 4 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 의하면, 타방의 치합 클러치가 회전 동기하면, 타방의 치합 클러치가 계합되기 때문에, 타방의 치합 클러치의 계합시에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
또, 제 5 발명의 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치에 의하면, 일방의 제어 커플링에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전 부재의 관성 모멘트와, 회전체의 목표 회전 속도 및 목표의 계합 시간으로부터 산출되는 각 가속도를, 승산함으로써, 타방의 치합 클러치가 목표 계합 시간 경과 후에 회전 동기되는 커플링 토오크를 산출할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이고, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 차량용 4륜 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 골자도이다.
도 2는 도 1의 트랜스퍼의 단면도이다.
도 3은 도 2의 제 1 홀더에 의한 피스톤의 걸려 멈춤의 작동 원리를 설명하는 모식도이다.
도 4는 도 1의 리어 디퍼렌셜에 구비되는 Rr 도그 클러치 주변의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 도 4의 Rr 도그 클러치가 차단 상태로부터 계합 상태로 전환되기까지의 과도(過渡) 상태를 단계적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 Rr 도그 클러치가 차단 상태로부터 계합 상태로 전환되는 과도기의 행정(行程)을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 2륜 구동과 4륜 구동 사이의 전환 제어를 실행하는 전자 제어 장치의 제어 기능을 설명하는 기능 블록 선도이다.
도 8a, 도 8b는 오른쪽 선회중의 4륜 구동 장치의 각 차륜의 궤적, 및 각 차륜의 회전 속도를 나타낸 도면이다.
도 9는 오른쪽 선회중에 있어서의, 왼쪽 제어 커플링의 커플링 토오크의 제어에 의한 프로펠러 샤프트의 회전 속도의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7의 전자 제어 장치의 제어 작동의 주요부, 구체적으로는 2륜 구동으로 주행 중에 4륜 구동으로 전환할 때의 제어 작동을 설명하는 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 대응하는 4륜 구동 장치의 골자도이다.
도 12는 도 11의 4륜 구동 장치를 제어하는 전자 제어 장치의 제어 작동의 주요부, 즉, 2륜 구동으로 주행 중에 4륜 구동으로 전환할 때의 제어 작동을 설명하는 플로우차트이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 대응하는 4륜 구동 장치의 골자도이다.
이하에서, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 있어서 도면은 적당히 간략화 또는 변형되어 있고, 각 부분의 치수비 및 형상 등은 반드시 정확하게 그려져 있지는 않다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 차량용 4륜 구동 장치(8)(이하, 4륜 구동 장치(8))의 구성을 개략적으로 나타낸 골자도이다. 4륜 구동 장치(8)는, 엔진(10)을 구동원으로 하고, 엔진(10)의 구동력을 주 구동륜으로서의 전륜(12L, 12R)(특별히 구별하지 않는 경우에는 전륜(12)), 및 부 구동륜으로서의 후륜(14L, 14R)(특별히 구별하지 않는 경우에는 후륜(14))에 전달하는 FF 차량 베이스의 4륜 구동 장치이다. 4륜 구동 장치(8)는 엔진(10), 토오크 컨버터(15), 자동변속기(16), 프론트 디퍼렌셜 기구(17)(이하, 프론트 디퍼렌셜(17)), 트랜스퍼(18), 프로펠러 샤프트(20), 좌우 한 쌍의 제어 커플링(22L, 22R)(이하, 특별히 구별하지 않는 경우에는 제어 커플링(22))을 포함하여 구성되는 리어 디퍼렌셜 기구(24)(이하, 리어 디퍼렌셜(24))를 포함하여 구성되어 있다. 엔진(10)으로부터 출력된 구동력은, 토오크 컨버터(15), 자동변속기(16), 프론트 디퍼렌셜(17), 좌우 한 쌍의 전륜 차축(26L, 26R)을 거쳐 좌우 한 쌍의 전륜(12L, 12R)에 전달된다. 또한, 엔진(10)으로부터 출력된 구동력의 일부는, 토오크 컨버터(15), 자동변속기(16), 트랜스퍼(18), 프로펠러 샤프트(20), 리어 디퍼렌셜(24)을 거쳐 좌우 한 쌍의 후륜(14L, 14R)에 전달된다. 또한, 후륜(14)이 본 발명의 부 구동륜에 대응하고, 리어 디퍼렌셜(24)이 본 발명의 디퍼렌셜 기구에 대응하고 있다.
자동변속기(16)는, 엔진(10)과 프론트 디퍼렌셜(17) 사이의 동력 전달 경로 상에 설치되고, 예를 들면, 복수 개의 유성 기어 장치 및 복수 개의 마찰 계합 장치(클러치, 브레이크)를 구비하여 구성되는 잘 알려진 유단(有段)식의 변속기이다. 또한, 자동변속기(16)는 공지의 기술이기 때문에, 상세한 구조 및 작동에 대한 설명은 생략한다.
프론트 디퍼렌셜(17)은, 잘 알려진 베벨 기어식의 차동 기구로 구성되고, 좌우 전륜(12)에 연결된 전륜 차축(26L, 26R)(특별히 구별하지 않는 경우에는 전륜 차축(26))에 적당히 차 회전을 주면서 동력을 전달한다. 또한, 프론트 디퍼렌셜(17)는, 공지의 기술이기 때문에, 상세한 구조 및 작동에 대한 설명은 생략한다.
프론트 디퍼렌셜(17)과 전륜 차축(26)의 축선 CL1 방향에서 나란한 위치에 트랜스퍼(18)가 설치되어 있다. 트랜스퍼(18)는, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력을 전륜(12) 및 후륜(14)에 분배하는(즉, 구동력의 일부를 후륜(14)에 분배하는) 것이고, Fr 도그 클러치(28)와, 그 Fr 도그 클러치(28)를 작동시키기 위한 Fr 도그 작동용 클러치(30)를 포함하여 구성되어 있다. Fr 도그 클러치(28)는, 트랜스퍼(18)와 프로펠러 샤프트(20) 사이의 동력 전달 경로를 선택적으로 단접하는 것이다. 트랜스퍼(18)의 구조에 대해서는 후술하기로 한다. 또한, Fr 도그 클러치(28)가 본 발명의 제 1 치합 클러치에 대응하고 있다.
프로펠러 샤프트(20)는, 트랜스퍼(18)와 리어 디퍼렌셜(24) 사이에 삽입되고, 트랜스퍼(18)의 출력 회전 부재로서 기능하는 Fr 링 기어(32)로부터 전달되는 동력을 리어 디퍼렌셜(24)에 전달한다. 프로펠러 샤프트(20)에는, 트랜스퍼(18)의 Fr 링 기어(32)와 맞물리는 드리븐 피니언 기어(34), 및 리어 디퍼렌셜(24)의 후술하는 Rr 링 기어(36)와 맞물리는 드라이브 피니언 기어(38)가 설치되어 있다.
리어 디퍼렌셜(24)은, Rr 도그 클러치(40)와, 그 Rr 도그 클러치(40)를 작동시키기 위한 Rr 도그 작동용 클러치(42)와, 후륜 차축(44)과 후륜(14L) 사이에 설치되어 있는 왼쪽 제어 커플링(22L)과, 후륜 차축(44)과 후륜(14R) 사이에 설치되어 있는 오른쪽 제어 커플링(22R)을 구비하여 구성되어 있다. Rr 도그 클러치(40)는, 프로펠러 샤프트(20)와 리어 디퍼렌셜(24) 사이의 동력 전달 경로를 선택적으로 단접하는 것이다. 또, 4륜 구동 중에 있어서, 좌우 한 쌍의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 제어됨으로써, 트랜스퍼(18) 및 프로펠러 샤프트(20) 등을 거쳐 리어 디퍼렌셜(24)에 전달된 동력이, 좌우의 후륜(14)으로부터 적당히 분배되어 출력된다. Rr 도그 클러치(40) 및 Rr 도그 작동용 클러치(42)의 구조에 대해서는 후술하기로 한다. 또한, 왼쪽 제어 커플링(22L) 및 오른쪽 제어 커플링(22R)이, 본 발명의 좌우의 부 구동륜에 전달하는 전달 토오크를 조정하는 한 쌍의 제어 커플링에 대응하고, Rr 도그 클러치(40)가 본 발명의 제 2 치합 클러치에 대응하고 있다.
왼쪽 제어 커플링(22L)은, 후륜 차축(44)과 후륜(14L) 사이에 설치되고, 후륜 차축(44)과 후륜(14L) 사이의 전달 토오크를 조정한다. 왼쪽 제어 커플링(22L)은, 습식 다판(多板) 클러치로 구성되는 전자 제어 커플링이고, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크(토오크 용량)를 조정함으로써, 후륜(14L)에 전달되는 전달 토오크가 조정된다. 또, 오른쪽 제어 커플링(22R)은, 후륜 차축(44)과 후륜(14R) 사이에 설치되고, 후륜 차축(44)과 후륜(14R) 사이의 전달 토오크를 조정한다. 오른쪽 제어 커플링(22R)은, 습식 다판 클러치로 구성되는 전자 제어 커플링이고, 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크(토오크 용량)를 조정함으로써, 후륜(14R)에 전달되는 전달 토오크가 조정된다. 이와 같이, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)(이하, 이들을 구별하지 않는 경우에는 제어 커플링(22)이라고 기재)의 커플링 토오크 Tcouple을 조정함으로써, 좌우 후륜(14)의 토오크 배분이 조정된다. 또한, 제어 커플링(22)은 공지의 기술이기 때문에, 상세한 구조나 작동에 대한 설명은 생략한다.
도 2는 트랜스퍼(18)의 단면도이다. 트랜스퍼(18)는, 프론트 디퍼렌셜(17)과 프로펠러 샤프트(20) 사이의 동력 전달 경로 상에 설치되어 있고, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력의 일부를 프로펠러 샤프트(20) 및 리어 디퍼렌셜(24) 등을 거쳐 후륜(14)에 전달한다.
트랜스퍼(18)는 전륜 차축(26R)의 외주측에 배치되어 있다. 트랜스퍼(18)는, 프론트 디퍼렌셜(17)의 디퍼렌셜 케이스(17a)에 스플라인 감합(嵌合)되어, 전륜 차축(26)의 축선 CL1을 중심으로 회전 가능한 원통 형상의 제 1 회전 부재(46)와, 드리븐 피니언 기어(34)와 맞물리는 Fr 링 기어(32)가 고정 설치되고, 제 1 회전 부재(46)와 동일하게 축선 CL1을 중심으로 회전 가능한 원통 형상의 제 2 회전 부재(50)와, 제 1 회전 부재(46)와 제 2 회전 부재(50) 사이를 단접하는 Fr 도그 클러치(28)와, Fr 도그 클러치(28)의 단접 상태를 전환하기 위한 추력(推力)을 발생시키는 제 1 추력 증폭 기구(54)와, 제 1 추력 증폭 기구(54)를 통해 Fr 도그 클러치(28)를 작동시키기 위한 Fr 도그 작동용 클러치(30)와, Fr 도그 작동용 클러치(30)의 토오크 용량을 조정하기 위한 제 1 전자 솔레노이드(52)를 포함하여 구성되어 있다.
제 1 회전 부재(46)는, 전륜 차축(26R)의 지름 방향 외측에 배치되고, 그 전륜 차축(26)과 동일한 축선 CL1을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 구체적으로는, 제 1 회전 부재(46)의 축 방향의 양측이, 볼 베어링(56, 57)에 의해서 축선 CL1을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 제 1 회전 부재(46)의 축 방향에 있어서 프론트 디퍼렌셜(17)측(도 2에 있어서 좌측)의 단부(端部)가, 디퍼렌셜 케이스(17a)에 스플라인 감합됨으로써, 제 1 회전 부재(46)는, 디퍼렌셜 케이스(17a)와 함께 축선 CL1을 중심으로 일체적으로 회전한다.
제 2 회전 부재(50)는, 제 1 회전 부재(46)의 지름 방향 외측에 배치되고, 축선 CL1을 중심으로 회전 가능하게 배치되어 있다. 구체적으로는, 제 2 회전 부재(50)는, 복열(複列) 앵귤러 볼 베어링(58)에 의해서 캔틸레버 상태로 회전 가능하게 지지되어 있다. 제 2 회전 부재(50)의 축선 CL1 방향에서 프론트 디퍼렌셜(17)측의 외주 단부에, 드리븐 피니언 기어(34)와 맞물리는 Fr 링 기어(32)가 고정되어 있다.
Fr 도그 클러치(28)는, 제 1 회전 부재(46)와 제 2 회전 부재(50) 사이를 단접 가능하게 설치되어 있다. Fr 도그 클러치(28)는, 외주부에 치합 이빨(60a)이 형성되어 있는 고리 형상의 가동 슬리브(60)와, 제 2 회전 부재(50)의 축 방향에서 프론트 디퍼렌셜(17)측의 축단에 형성되어 있는 치합 이빨(62)을 포함하여 구성되어 있다. 가동 슬리브(60)의 내주부는, 제 1 회전 부재(46)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 상대 이동이 가능하게 스플라인 감합되어 있다. 이에 의해, 슬리브(60)는, 도 2의 전륜 차축(26)의 축선 CL1보다 하측에 나타낸 위치와, 도 2의 전륜 차축(26)의 축선 CL1보다 상측에 나타낸 위치로 이동 가능하게 되어 있다.
가동 슬리브(60)가, 도 2의 전륜 차축(26)의 축선 CL1보다 하측에 나타낸 위치로 이동시켜지면, 가동 슬리브(60)의 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)이 서로 맞물림으로써, 제 1 회전 부재(46)와 제 2 회전 부재(50)가 접속시켜진다. 즉, Fr 도그 클러치(28)가 계합된다. 이 때, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력의 일부가, 트랜스퍼(18)를 거쳐 프로펠러 샤프트(20)측(후륜(14)측)으로 전달되는 4륜 구동 상태가 된다.
또, 가동 슬리브(60)가, 도 2의 전륜 차축(26)의 축선 CL1보다 상측에 나타낸 위치로 이동시켜지면, 가동 슬리브(60)의 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)의 치합이 해제됨으로써, 제 1 회전 부재(46)와 제 2 회전 부재(50)의 접속이 차단된다. 즉, Fr 도그 클러치(28)의 계합이 차단된다. 이 때, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력이, 프로펠러 샤프트(20)측(후륜(14)측)으로 전달되는 경우는 없고, 전륜(12)측으로만 구동력이 전달되는 2륜 구동 상태가 된다.
또, 축선 CL1 방향에서 볼 베어링(56)과 가동 슬리브(60) 사이에는, 가동 슬리브(60)를 축선 CL1 방향에서 볼 베어링(57)측, 즉 가동 슬리브(60)의 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)이 서로 맞물리는 위치로 가압하는 스프링(64)이 설치되어 있다.
제 1 추력 증폭 기구(54)는, 지름 방향에서 제 1 회전 부재(46)와 제 2 회전 부재(50) 사이의 공간 내에 설치되어 있다. 제 1 추력 증폭 기구(54)는, 전륜 차축(26)의 축선 CL1을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있는 제 1 캠(66)과, 제 1 캠(66)과 동일하게 축선 CL1을 중심으로 회전 가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 이동이 가능하게 설치되어 있는 제 2 캠(68)과, 축선 CL1 방향에서 제 1 캠(66)과 제 2 캠(68) 사이에 삽입되어 있는 복수 개의 볼(70)과, 제 2 캠(68)에 맞닿음으로써 제 2 캠(68)과 함께 축선 CL1 방향으로 이동 가능한 피스톤(72)과, 피스톤(72)과 제 2 캠(68) 사이에 삽입되어 제 2 캠(68)을 축선 CL1 방향에서 제 1 캠(66)측으로 가압하는 스프링(74)을 포함하여 구성되어 있다.
제 1 캠(66)은, 고리 형상으로 형성되고, 내주면이 제 1 회전 부재(46)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 끼워 붙여져 있다. 제 1 캠(66)의 외주측에는, Fr 도그 작동용 클러치(30)를 구성하는 내측 클러치 플레이트가 스플라인 감합되어 있다. 제 2 캠(68)은, 고리 형상으로 형성되고, 그 내주측이 제 1 회전 부재(46)의 외주와 스플라인 감합됨으로써, 제 1 회전 부재(46)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 상대 이동이 가능하게 되어 있다. 또, 제 2 캠(68)에는, 축선 CL1 방향에서 제 1 캠(66)으로부터 멀어지는 측의 단부로부터, 축선 CL1 방향에서 피스톤(72)측을 향하여 돌출되는 연장부(73)가 형성되어 있고, 이 연장부(73)의 축단이 피스톤(72)에 맞닿아 있다.
제 1 캠(66) 및 제 2 캠(68)의 서로 대향하는 면에는, 각각 둘레 방향을 따라서 원호 형상으로 형성된 캠 홈(69, 71)이 형성되어 있고, 그들 한 쌍의 캠 홈(69, 71)에 수용되도록 하여 볼(70)이 삽입되어 있다. 캠 홈(69, 71)은, 어느 것이나 둘레 방향의 중앙측의 홈이 깊게 형성되고, 둘레 방향의 단부를 향할수록 홈의 깊이가 얕게 형성되어 있다.
제 1 캠(66)과 제 2 캠(68)이 일체적으로 회전하는 상태에서는, 스프링(74)에 의해서 제 2 캠(68)이 제 1 캠(66)측을 향하여 가압됨으로써, 볼(70)이, 캠 홈(69, 71) 중 홈이 깊은 부위와 맞닿는 위치로 이동시켜진다. 한편, 제 1 캠(66)과 제 2 캠(68)이 상대 회전하면, 볼(70)이 제 1 캠(66)의 캠 홈(69) 및 제 2 캠(68)의 캠 홈(71)을 따라서 둘레 방향으로 이동함으로써, 볼(70)이 캠 홈(69, 71)의 홈이 얕은 부위에 맞닿기 때문에, 제 1 캠(66)과 제 2 캠(68)이 축선 CL1 방향에서 서로 멀어지는 방향으로 눌려진다. 이 때, 제 2 캠(68)이, 제 1 캠(66)으로부터 멀어지는 방향, 즉 축선 CL1 방향에서 피스톤(72)측으로 이동시켜진다. 또, 제 2 캠(68)이 축선 CL1 방향으로 이동함으로써, 제 2 캠(68)과 맞닿는 피스톤(72)에 대해서도 축선 CL1 방향으로 이동시켜지고, 피스톤(72)에 스러스트 베어링을 개재하여 인접하는 가동 슬리브(60)에 대해서도, 스프링(64)의 가압력에 저항하여 축선 CL1 방향으로 이동시켜진다. 이와 같이 하여, 제 1 추력 증폭 기구(54)에 의해서, 가동 슬리브(60)가 축선 CL1 방향으로 이동시켜진다.
Fr 도그 작동용 클러치(30)는, 제 1 추력 증폭 기구(54)의 작동을 제어하기 위하여 설치되어 있다. Fr 도그 작동용 클러치(30)는, 제 1 캠(66)의 외주측에 설치되어 있고, 제 1 추력 증폭 기구(54)를 구성하는 제 1 캠(66)과 비회전 부재인 트랜스퍼 케이스(76)를 계합(완전 계합) 또는 슬립 계합시킴으로써, 제 1 캠(66)의 회전 속도를 저하시키고, 제 1 캠(66)과 제 2 캠(68) 사이에 회전 속도차를 부여함으로써, 제 1 추력 증폭 기구(54)의 작동 상태를 제어한다.
Fr 도그 작동용 클러치(30)는, 제 1 캠(66)의 외주부에 스플라인 감합됨으로써, 제 1 캠(66)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 상대 이동이 가능한 원판 형상의 내측 클러치 플레이트와, 그 내측 클러치 플레이트에 번갈아 겹쳐지고, 외주부가 트랜스퍼 케이스(76)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 상대 이동이 가능하게 스플라인 감합되어 있는 원판 형상의 외측 클러치 플레이트와, 그 외측 클러치 플레이트와 동일하게, 외주부가 트랜스퍼 케이스(76)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 상대 이동 가능하게 스플라인 감합되어 있는 아마추어(78)를 포함하여 구성되어 있다. 상기 내측 클러치 플레이트 및 외측 클러치 플레이트에 의해서, Fr 도그 작동용 클러치(30)의 마찰 계합 요소(80)가 구성된다.
제 1 전자 솔레노이드(52)는, 축선 CL1 방향에서 보았을 때, Fr 도그 작동용 클러치(30)의 마찰 계합 요소(80) 및 아마추어(78)와 지름 방향에서 겹치는 위치에 배치되어 있다. 제 1 전자 솔레노이드(52)에 전류가 흐르면, 제 1 전자 솔레노이드(52) 주변에 자속이 생기고, 아마추어(78)가 축선 CL1 방향에서 제 1 전자 솔레노이드(52)측으로 끌어당겨진다. 이 때, 아마추어(78)가 마찰 계합 요소(80)를 가압함으로써, Fr 도그 작동용 클러치(30)가 계합 또는 슬립 계합시켜진다. 결과적으로, 제 1 캠(66)에, 제 1 전자 솔레노이드(52)의 전류에 비례한 회전 억제 토오크가 부여되고, 제 1 캠(66)의 회전 속도가 저하, 또는 제 1 캠(66)이 회전 정지시켜진다.
제 1 캠(66)의 회전 속도가 저하, 또는 제 1 캠(66)이 회전 정지시켜지면, 그 제 1 캠(66)과, 제 1 회전 부재(46)와 일체적으로 회전하는 제 2 캠(68)과의 사이에 상대 회전이 생기기 때문에, 제 1 추력 증폭 기구(54)가 작동하고, 제 2 캠(68), 피스톤(72), 및 가동 슬리브(60)가 축선 CL1 방향에서 프론트 디퍼렌셜(17)측으로 이동시켜진다. 이와 같이, 제 1 전자 솔레노이드(52)를 흐르는 전류를 제어하여 제 1 캠(66)의 회전 속도를 조정함으로써, 제 1 추력 증폭 기구(54)의 작동 상태가 제어된다.
제 2 캠(68)의 연장부(73)의 내주측에, Fr 도그 클러치(28)의 단접 상태를 유지하기 위한 고정 기구(걸려 멈춤 기구)로서 기능하는 제 1 홀더(82)가 설치되어 있다. 제 1 홀더(82)는, 고리 형상으로 형성되고, 제 1 회전 부재(46)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL1 방향으로의 이동이 불가능하게 고정되어 있다. 또, 제 1 홀더(82)의 외주면에는, 피스톤(72)을 걸어 멈추기 위한 도 3에 나타낸 계지 이빨(engaging teeth)(82a, 82b)이 형성되어 있다.
도 3은 제 1 홀더(82)에 의한 피스톤(72)의 걸려 멈춤의 작동 원리를 설명하는 모식도로서, 제 2 캠(68), 피스톤(72) 및 제 1 홀더(82)를 둘레 방향으로 전개한 도면에 대응하고 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 지면(紙面) 상하 방향이 축선 CL1 방향에 대응하고, 지면 좌우 방향이 둘레 방향(회전 방향)에 대응하고 있다. 또한, 도 3에서는 도시되지 않지만, 피스톤(72)은, 스프링(64)에 의해서 축선 CL1 방향에 있어서 제 2 캠(68)측에 상시 가압되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 홀더(82)의 축선 CL1 방향에서 피스톤(72)측(도 3에 있어서 지면 상측)의 외주단면은, 톱니 형상으로 형성됨으로써, 주기적인 경사면이 형성되어 있다. 이 경사면의 회전 방향에서 중앙 근방에는, 축선 CL1 방향으로 돌출되는 걸려 멈춤 돌기(82a)가 각각 형성되어 있다. 이에 의해, 경사면이 걸려 멈춤 돌기(82a)를 사이에 두고 경사면(82b) 및 경사면(82c)으로 분할되어 있다. 또, 걸려 멈춤 돌기(82a)의 축선 CL1 방향의 단부(정점부)에도, 각 경사면(82b, 82c)에 평행한 경사면이 형성되어 있다.
제 2 캠(68)의 축선 CL1 방향에서 피스톤(72)측의 외주단면에 대해서도, 톱니 형상으로 형성됨으로써, 주기적인 경사면이 형성되어 있다. 이 경사면의 회전 방향에서 중앙 근방에는, 축선 CL1 방향으로 돌출되는 걸려 멈춤 돌기(68a)가 각각 형성되어 있다. 이에 의해, 경사면이 걸려 멈춤 돌기(68a)를 사이에 두고 경사면(68b) 및 경사면(68c)으로 분할되어 있다. 또, 걸려 멈춤 돌기(68a)의 축선 CL1 방향의 단부(정점부)에도, 각 경사면(68b, 68c)에 평행한 경사면이 형성되어 있다.
또, 피스톤(72)의 축선 CL1 방향에서 제 2 캠(68) 및 제 1 홀더(82)와 마주 보는 측의 단부에는, 제 2 캠(68) 및 제 1 홀더(82)의 각 경사면과 평행한 경사면이 형성되어 있는 돌출부(72a)가 주기적으로 형성되어 있다.
도 3의 실선으로 나타낸 A 위치의 피스톤(72)은, 돌출부(72a)의 경사면이 제 1 홀더(82)의 경사면(82b)에 맞닿은 상태, 즉 피스톤(72)이 제 1 홀더(82)에 의해서 A 위치에서 유지된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 피스톤(72)이 축선 CL1 방향에서 제 2 캠(68)측으로 이동한 상태가 된다. 이것은, 도 2의 축선 CL1에 대하여 하측의 상태에 대응하고 있고, Fr 도그 클러치(28)의 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)이 맞물린 상태가 된다.
이 상태로부터, 제 2 캠(68)이 한 번 왕복시켜지면, 피스톤(72)의 돌출부(72a)에 형성되는 경사면이 제 2 캠(68)의 경사면(68c)과 맞닿고, 피스톤(72)이 제 2 캠(68)에 의해서 축선 CL1 방향에서 가동 슬리브(60)측(지면 상방측)으로 들어올려진다. 여기서, 제 2 캠(68)의 경사면(68c)이, 축선 CL1 방향에서 제 1 홀더(82)의 경사면(82c)보다 가동 슬리브(60)측으로 이동하면, 피스톤(72)의 돌출부(72a)가 경사면(68c)을 따라서, 지면 우측으로 이동한다. 또, 제 2 캠(68)이 지면 하방측으로 되돌아오면, 돌출부(72a)의 경사면이 제 1 홀더(82)의 경사면(82c)과 맞닿고, 또한 그 경사면(82c)을 따라서 이동함으로써, 피스톤(72)이 일점쇄선으로 나타낸 B 위치에 걸려 멈춰진다. 이 상태에서는, 피스톤(72)이 축선 CL1 방향에 있어서 가동 슬리브(60)측으로 이동하고, 도 2의 축선 CL1에 대하여 상측의 상태로 유지된다.
또한, 피스톤(72)이 일점쇄선으로 나타낸 B 위치에 걸려 멈춰진 상태로부터 제 2 캠(68)이 한 번 왕복시켜지면, 돌출부(72a)의 경사면이 제 2 캠(68)의 걸려 멈춤 돌기(68a)에 형성되어 있는 경사면과 맞닿고, 피스톤(72)이 제 2 캠(68)에 의해서 축선 CL1 방향에서 가동 슬리브(60)측으로 들어올려진다. 여기서, 제 2 캠(68)의 걸려 멈춤 돌기(68a)의 경사면이, 제 1 홀더(82)의 걸려 멈춤 돌기(82a)에 형성되어 있는 경사면보다 축선 CL1 방향에서 가동 슬리브(60)측으로 이동하면, 피스톤(72)의 돌출부(72a)가, 걸려 멈춤 돌기(68a)의 경사면 및 제 1 홀더(82)의 경사면(82b)을 따라서 이동하고, 피스톤(72)은 파선으로 나타낸 바와 같이 A 위치에서 걸려 멈춰진다. 이와 같이, 피스톤(72)은, 제 2 캠(68)이 한 번 왕복할 때마다, Fr 도그 클러치(28)가 계합되는 A 위치 및 Fr 도그 클러치(28)의 계합이 차단되는 B 위치로 번갈아 전환된다. 또, 제 2 캠(68)이 작동하지 않는 상태에서는, 제 1 홀더(82)에 의해서, 피스톤(72)이 A 위치 및 B 위치 중 어느 것에 기계적으로 유지된다.
도 4는 리어 디퍼렌셜(24)에 구비되는 Rr 도그 클러치(40) 주변의 구조를 나타낸 단면도이다. 리어 디퍼렌셜(24)은, 회전 축선 CL2(축선 CL2)를 중심으로 회전 가능한 원통 형상의 제 3 회전 부재(84)와, 축선 CL2를 중심으로 회전 가능한 원통 형상의 제 4 회전 부재(86)와, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86)를 단접 가능하게 설치되어 있는 Rr 도그 클러치(40)와, Rr 도그 클러치(40)의 단접 상태를 전환하기 위한 추력을 발생시키는 제 2 추력 증폭 기구(104)와, 제 2 추력 증폭 기구(104)를 통해 Rr 도그 클러치(40)를 작동시키기 위한 Rr 도그 작동용 클러치(42)와, Rr 도그 작동용 클러치(42)의 토오크 용량을 조정하기 위한 제 2 전자 솔레노이드(124)를 포함하여 구성되어 있다.
제 3 회전 부재(84)는, 복열 앵귤러 볼 베어링(88)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 제 3 회전 부재(84)의 외주부에는, 프로펠러 샤프트(20)의 드라이브 피니언 기어(38)와 맞물리는 Rr 링 기어(36)가 고정되어 있다. 또, 제 3 회전 부재(84)의 내주측에는 스플라인 이빨(84a)이 형성되어 있다.
제 4 회전 부재(86)는, 축선 CL2 방향의 양측에 배치되어 있는 볼 베어링(92, 94)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 제 4 회전 부재(86)는, 후륜 차축(44)에 스플라인 감합됨으로써, 후륜 차축(44)과 일체적으로 회전한다.
Rr 도그 클러치(40)는, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86) 사이를 단접 가능하게 설치되어 있다. Rr 도그 클러치(40)는, 외주부에 치합 이빨(98a)이 형성되어 있는 고리 형상의 가동 슬리브(98)와, 제 3 회전 부재(84)의 축선 CL2 방향에서 왼쪽 후륜(14L)측(지면 좌측)의 축단에 형성되어 있는 치합 이빨(100)과, 싱크로 기구(116)를 포함하여 구성되어 있다. 가동 슬리브(98)는, 제 4 회전 부재(86)에, 상대 회전 불가능하고, 또한, 축 방향으로의 상대 이동이 가능하게 스플라인 감합되어 있다.
가동 슬리브(98)가 축선 CL2 방향에서 왼쪽 후륜(14L)측으로 이동시켜지면, 도 4의 축선 CL2보다 하측에 나타낸 바와 같이, 가동 슬리브(98)의 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)의 치합이 해제됨으로써, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86)의 접속이 차단된다. 즉, Rr 도그 클러치(40)의 계합이 차단된다. 한편, 가동 슬리브(98)가 축선 CL2 방향에서 오른쪽 후륜(14R)측(지면 우측)으로 이동시켜지면, 도 4의 축선 CL2보다 상측에 나타낸 바와 같이, 가동 슬리브(98)의 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)이 서로 맞물리게 된다. 이 때, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86)가 접속된다. 즉, Rr 도그 클러치(40)가 계합된다.
또, 축선 CL2 방향에서 볼 베어링(92)과 가동 슬리브(98) 사이에는, 가동 슬리브(98)를 축선 CL2 방향에서 오른쪽 후륜(14R)측(지면 우측)으로 가압하는 스프링(102)이 설치되어 있다.
제 2 추력 증폭 기구(104)는, 지름 방향에서 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86) 사이의 공간 내에 설치되어 있다. 제 2 추력 증폭 기구(104)는, 제 4 회전 부재(86)의 외주면에 배치되어 있는 제 1 캠(106)과, 제 3 회전 부재(84)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL2 방향으로의 이동이 가능하게 스플라인 감합되어 있는 제 2 캠(108)과, 제 1 캠(106)과 제 2 캠(108) 사이에 삽입되어 있는 복수 개의 볼(110)과, 제 2 캠(108)에 맞닿음으로써 제 2 캠(108)과 함께 축선 CL2 방향으로 이동 가능한 피스톤(112)과, 피스톤(112)과 제 2 캠(108) 사이에 삽입되고, 제 2 캠(108)을 축선 CL2 방향에서 제 1 캠(106)측으로 가압하는 스프링(114)을 포함하여 구성되어 있다. 제 2 추력 증폭 기구(104)의 구조 및 작동에 대해서는, 전술한 제 1 추력 증폭 기구(54)와 기본적으로는 변하지 않기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
축선 CL2 방향에서 피스톤(112)과 가동 슬리브(98) 사이에는, 치합 이빨(100)이 형성된 제 3 회전 부재(84)와, 치합 이빨(98a)이 형성된 가동 슬리브(98)를 회전 동기하는, 즉, Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기하는 싱크로 기구(116)가 설치되어 있다. 싱크로 기구(116)는, 싱크로 링(118)과, 가동 슬리브(98)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL2 방향으로의 상대 이동이 가능하게 감합되는 마찰 계합 부재(120)와, 제 3 회전 부재(84)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL2 방향으로의 상대 이동이 가능하게 감합되는 마찰 계합 부재(122)를 포함하여 구성되어 있다.
싱크로 링(118)은, 고리 형상으로 형성되고, 그 내주부가 제 4 회전 부재(86)에 스플라인 감합됨으로써, 제 4 회전 부재(86)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL2 방향으로의 상대 이동이 가능하게 되어 있다. 또한, 싱크로 링(118)과 피스톤(112) 사이에 스러스트 베어링이 삽입되어 있다.
마찰 계합 부재(120)는, 원뿔 형상으로 형성되고, 그 내주측의 단부가 가동 슬리브(98)에 스플라인 감합되어 있다. 또, 마찰 계합 부재(122)는, 원뿔 형상으로 형성되고, 그 외주측의 단부가 제 3 회전 부재(84)에 스플라인 감합되어 있다. 또, 마찰 계합 부재(120)의 내주측의 경사면이, 마찰 계합 부재(122)의 외주측의 경사면에 슬라이딩 접촉시켜져 있다. 또한, 마찰 계합 부재(122)의 내주측의 경사면이, 싱크로 링(118)의 외주에 형성되어 있는 경사면에 슬라이딩 접촉시켜져 있다.
상기와 같이 구성되는 싱크로 기구(116)에 있어서, 싱크로 링(118)이 피스톤(112)에 의해서 축선 CL2 방향에서 가동 슬리브(98)측으로 눌려지면, 싱크로 링(118)과 마찰 계합 부재(122) 사이의 슬라이딩 접촉면, 및 마찰 계합 부재(122)와 마찰 계합 부재(120)의 슬라이딩 접촉면에 있어서 마찰력이 발생한다. 이 마찰력에 의해서, 제 3 회전 부재(84)와 가동 슬리브(98)가 회전 동기시켜진다. 즉, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기시켜진다. 제 3 회전 부재(84)와 가동 슬리브(98)가 회전 동기하면, Rr 도그 클러치(40)에 있어서, 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)이 맞물릴 때에 발생하는 쇼크가 억제된다.
제 1 캠(106)의 외주측에, 마찰 계합 요소와 아마추어(128)를 포함하여 구성되는 Rr 도그 작동용 클러치(42)가 설치되어 있다. Rr 도그 작동용 클러치(42)의 구조 및 작동에 대해서는, 전술한 Fr 도그 작동용 클러치(30)와 기본적으로 변하지 않기 때문에, 그 설명을 생략한다. 또, Rr 도그 작동용 클러치(42)와 축선 CL2 방향에서 이웃하는 위치로서, 지름 방향에 있어서 Rr 도그 작동용 클러치(42)와 동일한 위치에, 그 Rr 도그 작동용 클러치(42)의 토오크 용량을 조정하기 위한 제 2 전자 솔레노이드(124)가 설치되어 있다.
축선 CL2 방향에서 피스톤(112)과 제 2 캠(108) 사이에, Rr 도그 클러치(40)의 단접 상태를 유지하기 위한 고정 기구(걸려 멈춤 기구)로서 기능하는 제 2 홀더(126)가 설치되어 있다. 제 2 홀더(126)는, 고리 형상으로 형성되고, 제 4 회전 부재(86)에 대하여 상대 회전 불가능하고, 또한, 축선 CL2 방향으로의 상대 이동이 불가능하게 고정되어 있다. 제 2 홀더(126)의 구조 및 기능에 대해서는, 전술한 제 1 홀더(82)와 변하지 않기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 Rr 도그 클러치(40)가 차단 상태로부터 계합 상태로 전환되기까지의 과도 상태를 단계적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 Rr 도그 클러치(40)의 차단 상태로부터 계합 상태로 전환되는 과도기의 행정(行程)을 플로우차트로 나타낸 것이다. 또한, 도 6에 나타낸 플로우차트는, 전술한 Fr 도그 클러치(28)에 대해서도, 싱크로 기구가 작동하지 않는 것 외에는 기본적으로는 변하지 않는다.
Rr 도그 클러치(40)의 계합이 차단된 상태에서는, 피스톤(112)이 제 2 홀더(126)에 의해서, 도 5a에 나타낸 위치에 걸려 멈춰짐으로써, 가동 슬리브(98)의 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)의 치합이 해제되고, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86)의 접속이 차단(즉, Rr 도그 클러치 차단)된다.
여기서, 도 6에 나타낸 단계 ST1에 있어서, 제 2 전자 솔레노이드(124)가 통전(通電)되면, 단계 ST2에 있어서, Rr 도그 작동용 클러치(42)를 구성하는 아마추어(128)(도 5a∼도 5c 참조)가 제 2 전자 솔레노이드(124)측으로 흡인되고, 단계 ST3에 있어서, Rr 도그 작동용 클러치(42)에 있어서 제 2 전자 솔레노이드(124)의 전류값에 따른 클러치 토오크가 발생한다. 이 때, 단계 ST4에 있어서, 제 1 캠(106)과 제 2 캠(108) 사이에서 상대 회전이 발생하고, 단계 ST5에 있어서 제 2 캠(108)이 제 1 캠(106)으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이에 따라서, 단계 ST6에 있어서, 피스톤(112), 싱크로 링(118) 및 가동 슬리브(98)가, 축선 CL2 방향에서 볼 베어링(92)측으로 이동한다. 또, 싱크로 링(118)이 피스톤(112)에 의해서 가압됨으로써, ST7에 있어서 싱크로 기구(116)가 작동하고, 싱크로 링(118)과 마찰 계합 부재(122) 사이, 및 마찰 계합 부재(120)와 마찰 계합 부재(122) 사이에서 마찰력이 발생한다. 이 마찰력에 의해서 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86)가 회전 동기한다.
도 5b는 싱크로 기구(116)가 작동하는 것에 의한 동기 과도기의 상태를 나타내고 있다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 피스톤(112)이 제 2 홀더(126)로부터 멀어지는 위치까지 제 2 캠(108)에 의해서 이동시켜지고, 그 피스톤(112)이 싱크로 링(118)을 가압한다. 또한, 싱크로 링(118)이 마찰 계합 부재(122)를 가압함과 함께, 마찰 계합 부재(122)가 마찰 계합 부재(120)를 가압함으로써 마찰력이 발생하고, 제 3 회전 부재(84) 및 가동 슬리브(98)가 회전 동기시켜진다.
단계 ST8에 있어서, 제 3 회전 부재(84)와 제 4 회전 부재(86) 사이의 상대 회전 속도가 허용값 이하가 되면, 단계 ST9에 있어서, 제 2 전자 솔레노이드(124)의 통전이 차단된다. 이에 따라서, 단계 ST10에 있어서, Rr 도그 작동용 클러치(42)의 클러치 토오크가 제로가 되고, 제 1 캠(106)과 제 2 캠(108)이 상대 회전하지 않게 되기 때문에, 가동 슬리브(98), 싱크로 링(118), 피스톤(112) 및 제 2 캠(108)이 스프링(102)에 의해서 밀려 되돌려진다. 이에 따라서, 단계 ST11에 있어서, 가동 슬리브(98)의 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)이 서로 맞물림으로써, Rr 도그 클러치(40)가 계합시켜진다. 단계 ST12에서는, 스프링(102)에 의해서 밀려 되돌려진 피스톤(112)이 제 2 홀더(126)에 걸려 멈춰져, Rr 도그 클러치(40)의 계합 상태가 유지된다. 또한, 단계 ST13에 있어서, 스프링(114)에 의해서, 제 2 캠(108)이 제 1 캠(106)측으로 밀려 되돌려진다.
도 5c는 Rr 도그 클러치(40)의 계합이 완료(전환 완료)한 상태를 나타내고 있다. 도 5c에 나타낸 바와 같이, 피스톤(112)이 제 2 홀더(126)에 걸려 멈춰짐으로써, 가동 슬리브(98)의 치합 이빨(98a)과 치합 이빨(100)의 치합이 유지되고 있다. 또, 제 2 캠(108)이 스프링(114)에 의해서 제 1 캠(106)측으로 이동시켜져 있다.
상기와 같이 구성되는 4륜 구동 장치(8)에 있어서는, 2륜 구동 중에는 Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)의 계합이 차단됨으로써, Fr 도그 클러치(28)와 Rr 도그 클러치(40) 사이의 동력 전달 경로를 구성하는 회전 부재(프로펠러 샤프트(20) 등)에는 회전이 전달되지 않는다. 이와 같이, 2륜 구동 중에는 프로펠러 샤프트(20) 등의 끌림이 방지됨으로써 연비가 향상한다. 특히, Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)에 있어서는, 유압식의 마찰 클러치 등과 비교하여 끌림이 생기지 않기 때문에, 연비 향상 효과도 높아진다.
한편, 4륜 구동 중에는 Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)가 계합됨으로써, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력의 일부가, 트랜스퍼(18)(Fr 도그 클러치(28)), 프로펠러 샤프트(20), 리어 디퍼렌셜(24)(Rr 도그 클러치(40)) 등을 거쳐 후륜(14)에 전달된다.
도 5a∼도 5c 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 후륜측에 배치되는 Rr 도그 클러치(40)는, 계합시에 제 3 회전 부재(84)와 가동 슬리브(98) 사이에서 상대 회전이 발생되어 있더라도, Rr 도그 클러치(40)와 함께 설치되는 싱크로 기구(116)에 의해서 Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기됨으로써, 계합시에 발생하는 쇼크가 억제된다. 한편, 도 4에 나타낸 Fr 도그 클러치(28)에 있어서는, 싱크로 기구를 구비하지 않기 때문에, 계합시에 치합 이빨(60a)이 형성된 가동 슬리브(60)와, 치합 이빨(62)이 형성된 제 2 회전 부재(50)와의 사이에 회전 속도차가 발생되어 있는 경우에는, 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)의 치합시에, 서로의 치합 이빨의 충돌에 의한 쇼크가 발생하여 소음 및 진동의 악화를 야기할 가능성이 있다.
예를 들면, 차량 직진중에 있어서는, 각 차륜의 회전 속도가 동일하게 된다. 따라서, Rr 도그 클러치(40)를 계합하고, 또한, 한 쌍의 제어 커플링(22)에 있어서 미끄러짐이 생기지 않도록 제어되면, 가동 슬리브(60)와 제 2 회전 부재(50) 사이에서 회전 속도차는 거의 생기지 않는다. 한편, 차량 선회중에 있어서는, 각 차륜의 궤적이 다름으로써 각 차륜의 회전 속도가 다르다. 이 때문에, 한 쌍의 제어 커플링(22)의 커플링 토오크 Tcouple을 적절하게 제어하지 않으면, 가동 슬리브(60)(제 1 회전 부재(46))와 제 2 회전 부재(50) 사이에서 회전 속도차가 생겨, 감합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)을 맞물리게 할 때에 쇼크가 발생한다.
그래서, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환할 때에는, 이하에 설명하는 바와 같이 하여 Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)를 계합함으로써, 4륜 구동으로의 전환 중에 발생하는 쇼크를 억제한다.
도 7은 4륜 구동 장치(8)에 있어서 2륜 구동과 4륜 구동 사이의 전환 제어를 실행하기 위한 전자 제어 장치(150)의 제어 기능을 설명하는 기능 블록 선도이다. 전자 제어 장치(150)는, 예를 들면 CPU, RAM, ROM, 입출력 인터페이스 등을 구비한 소위 마이크로 컴퓨터를 포함하여 구성되어 있고, CPU는 RAM의 일시 기억 기능을 이용하면서 미리 ROM에 기억된 프로그램에 따라서 신호 처리를 행함으로써, 4륜 구동 장치(8)의 구동 상태의 전환, 즉 2륜 구동과 4륜 구동 사이의 전환 제어를 실행한다. 또한, 전자 제어 장치(150)는, 엔진 제어용의 전자 제어 장치나 자동변속기(16)의 변속 제어용의 전자 제어 장치와 동일한 것이어도 되고, 전환 제어용으로서 별개의 전자 제어 장치로서 설치되어 있어도 상관없다.
전자 제어 장치(150)에는, 엔진 회전 속도 센서(152)에 의해서 검출되는 엔진 회전 속도 Ne를 나타내는 신호, 액셀러레이터 개방도 센서(154)에 의해서 검출되는 액셀러레이터 페달의 조작량에 대응하는 액셀러레이터 개방도(Acc)를 나타내는 신호, 입력축 회전 속도 센서(156)에 의해서 검출되는 자동변속기(16)의 입력축의 입력축 회전 속도 Nin을 나타내는 신호, 스티어링 센서(158)에 의해서 검출되는 스티어링휠의 조작량에 대응하는 조타각 θstr을 나타내는 신호, 각 차륜마다 설치되어 있는 차륜 속도 센서(160)에 의해서 검출되는 각 차륜의 회전 속도(Nfr, Nfl, Nrr, Nrl)를 나타내는 신호, 프로펠러 샤프트 회전 속도 센서(162)에 의해서 검출되는 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 나타내는 신호 등이 입력된다.
또, 전자 제어 장치(150)로부터는, Fr 도그 작동용 클러치(30)를 제어하는 제 1 전자 솔레노이드(52)의 구동 신호, Rr 도그 작동용 클러치(42)를 제어하는 제 2 전자 솔레노이드(124)의 구동 신호, 왼쪽 후륜(14L)에 전달되는 전달 토오크를 조정하는 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하는 왼쪽 후륜 제어용 전자 솔레노이드(164)(이하, 왼쪽 후륜 솔레노이드(164))의 구동 신호, 오른쪽 후륜(14R)에 전달되는 전달 토오크를 조정하는 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하는 오른쪽 후륜 제어용 전자 솔레노이드(166)(이하, 오른쪽 후륜 솔레노이드(166))의 구동 신호 등이 출력된다. 또한, 왼쪽 제어 커플링(22L)은, 왼쪽 후륜 솔레노이드(164)로부터 출력되는 전류값에 비례하여 커플링 토오크 Tcouple(토오크 용량)이 증가하도록 구성되고, 오른쪽 제어 커플링(22R)은, 오른쪽 후륜 솔레노이드(166)로부터 출력되는 전류값에 비례하여 커플링 토오크 Tcouple(토오크 용량)이 증가하도록 구성되어 있다.
전자 제어 장치(150)는, 계합 제어 수단에 대응하는 계합 제어부(170), 전환 요구 판정 수단에 대응하는 전환 요구 판정부(172), 차량 선회 판정 수단에 대응하는 차량 선회 판정부(174), 커플링 토오크 산출 수단에 대응하는 커플링 토오크 산출부(176), 회전 동기 판정 수단에 대응하는 회전 동기 판정부(178)를 기능적으로 구비하고 있다. 또한, 계합 제어부(170), 차량 선회 판정부(174) 및 커플링 토오크 산출부(176)가 본 발명의 제어부에 대응하고 있다.
전환 요구 판정부(172)는, 2륜 구동중에 4륜 구동으로 전환하는 전환 요구(지령)를 출력할지 여부를 판정한다. 예를 들면, 전환 요구 판정부(172)는, 미리 설정되어 있는, 차속 V, 액셀러레이터 개방도 Acc, 조타각 θstr 등의 각종 파라미터로 구성되는, 4륜 구동 장치(8)의 구동 상태를 규정하는 구동 영역 맵을 기억하고 있고, 구동 영역이 2륜 구동 영역으로부터 4륜 구동 영역으로 전환되었다고 판단하면, 4륜 구동으로의 전환 요구를 출력한다.
계합 제어부(170)는, 전환 요구 판정부(172)로부터 전환 요구가 출력되면, 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 전환 제어를 개시한다. 구체적으로는, 계합 제어부(170)는, Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)의 계합이 차단된 2륜 구동 상태로부터, Fr 도그 클러치(28) 및 Rr 도그 클러치(40)를 계합함으로써, 4륜 구동 장치(8)를 4륜 구동으로 전환한다.
계합 제어부(170)는, 전환 요구가 출력되면, 먼저, 싱크로 기구(116)에 의해서 회전 동기되는 Rr 도그 클러치(40)의 계합을 실행한다. Rr 도그 클러치(40)를 계합함에 있어서, Rr 도그 클러치(40)의 치합 이빨(98a)이 형성되어 있는 가동 슬리브(98) 및 치합 이빨(100)이 형성되어 있는 제 3 회전 부재(84)의 양방이 회전 정지해 있으면, Rr 도그 클러치(40)의 계합이 곤란하게 된다. 이에 대하여, 계합 제어부(170)는, 제어 커플링(22L, 22R)의 일방 또는 양방의 커플링 토오크 Tcouple을 소정의 값으로 제어함으로써, 후륜 차축(44) 및 가동 슬리브(98)를 회전시킨다. 계합 제어부(170)는, 후륜 차축(44)(가동 슬리브(98))이 회전하면, 제 2 전자 솔레노이드(124)에 전류를 부여함으로써, Rr 도그 작동용 클러치(42)에 있어서 클러치 토오크를 발생시켜, 제 2 추력 증폭 기구(104)를 작동시킨다. 제 2 추력 증폭 기구(104)가 작동함으로써 Rr 도그 클러치(40)가 계합시켜진다. 여기서, Rr 도그 클러치(40)에 있어서는, 제 2 추력 증폭 기구(104)가 작동하면, 싱크로 기구(116)가 아울러 작동하기 때문에, 제 3 회전 부재(84)와 가동 슬리브(98)(제 4 회전 부재(86)) 사이에 회전 속도차가 발생되어 있더라도, 싱크로 기구(116)에 의해서 회전 동기하기 때문에, 계합시에 발생하는 쇼크가 억제된다.
Rr 도그 클러치(28)가 계합되면, 차량 선회 판정부(174)가 실행된다. 차량 선회 판정부(174)는 차량 선회 주행중인지 여부를 판정한다. 차량 선회 판정부(174)는, 예를 들면 스티어링휠의 조타각 θstr에 기초하여, 차량 선회중인지 여부를 판정한다. 또, 차량 선회 판정부(174)는, 차량 선회중인 경우에는, 조타각 θstr에 기초하여, 선회 방향이 오른쪽 선회 및 왼쪽 선회 중 어느 것인지를 판정한다. 또한, 차량 선회 및 선회 방향에 대해서는, 각 차륜의 회전 속도에 기초하여 판정할 수도 있다.
먼저, 차량 선회 판정부(174)에 의해서 차량 선회중이라고 판정된 경우에 대하여 설명한다. 차량 선회 판정부(174)에 의해서 차량 선회중이라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps(이하, 목표 회전 속도 Nps*)를 산출한다. 또한, Fr 도그 클러치(28)의 회전 동기란, 치합 이빨(62)이 형성되어 있는 제 2 회전 부재(50)의 회전 속도와, 치합 이빨(60a)이 형성되어 있는 가동 슬리브(60)의 회전 속도가 동등해지는 것이다. 목표 회전 속도 Nps*은 아래의 식 (1)에 기초하여 산출된다. 식 (1)에 있어서, Nfl은 왼쪽 전륜(12L)의 회전 속도를 나타내고, Nfr은 오른쪽 전륜(12R)의 회전 속도를 나타내고, γr은 Fr 링 기어(32)와 드리븐 피니언 기어(34) 사이의 기어비를 나타내고 있다. 식 (1)은, 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*은 좌우 전륜(12L, 12R)의 회전 속도의 평균값을, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps로 환산함으로써 구해지는 것을 나타내고 있다.
Nps* = {(Nfl + Nfr) / 2}×γr (1)
프로펠러 샤프트(20)가 회전한 경우에는, 드리븐 피니언 기어(34) 및 Fr 링 기어(32)를 통해, Fr 도그 클러치(28)를 구성하는 치합 이빨(62)이 형성된 제 2 회전 부재(50)가 회전한다. 여기서, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가 목표 회전 속도 Nps*에 도달한 경우에는, 제 2 회전 부재(50)(치합 이빨(62))의 회전 속도와, 치합 이빨(60a)이 형성된 가동 슬리브(60)의 회전 속도가 동기한다. 즉, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기한다.
이어서, 차량 선회 판정부(174)는, 차량의 선회 방향이 오른쪽 선회 및 왼쪽 선회 중 어느 것인지를 판정한다. 이하에서, 오른쪽 선회인 경우에 대하여 설명한다.
차량 선회 판정부(174)에 의해서 오른쪽 선회라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, 아래의 식 (2)에 기초하여, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*까지 끌어올리는 데에 필요한 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출한다. 이 커플링 토오크 Tcouple은, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가 목표 회전 속도 Nps*에 도달하고, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 토오크이다.
Tcouple = Ia × N* / T* × (2π / 60) (2)
식 (2)에 있어서, Ia[Nm^2]는, 제어 커플링(22)에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전체, 구체적으로는, 후륜 차축(44) 및 프로펠러 샤프트(20)를 포함하여 구성되는, 제어 커플링(22)과 Fr 도그 클러치(28) 사이의 동력 전달 경로를 구성하는 각 회전 부재의 관성 모멘트의 총합에 대응한다. 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*까지 끌어올리는 것에 있어서, 제어 커플링(22)의 커플링 토오크 Tcouple이 제어되면, 프로펠러 샤프트(20)뿐만 아니라, 후륜 차축(44)을 비롯한 각 회전 부재에 대해서도 회전 속도가 끌어올려진다. 따라서, 이들 각 회전 부재에 대해서도 고려하지 않으면 안된다. 이에 관련하여, 이들 각 회전 부재의 관성 모멘트에 대해서도 가산된다. 또한, 후륜 차축(44) 등에 대해서는, 프로펠러 샤프트(20)와 회전 중심이 다르기 때문에, 각 회전 부재가, 프로펠러 샤프트(20)의 축선 상에서 회전하였을 때의 환산값(관성 모멘트)으로 각각 보정되어 있다.
또, N*[rpm]은, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기한 상태가 되는 상기 회전체의 목표 회전 속도에 대응한다. 여기서, 회전체의 회전 속도는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가 기준으로 되어 있다. 따라서, 목표 회전 속도 N*은, 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*과, 프로펠러 샤프트(20)의 검출값인 회전 속도 Nps와의 회전 속도차 (Nps*-Nps)에 의해 산출된다. 또한, Rr 도그 클러치(40)의 계합 직후에는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps는 제로 또는 대략 제로이기 때문에, 목표 회전 속도 N*은 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*과 대략 일치한다.
또, T*은 목표 계합 시간에 대응한다. 목표 계합 시간 T*은, 제어 커플링(22)의 제어 개시부터 동기가 완료하기까지의 목표 시간이고, 미리 설정되는 값이다. 또한, T*은, 차속이나 작동유의 유온 등의 주행 상황 등에 기초하여 적절히 변경된다. 식 (2)에 있어서, N* / T* × (2π / 60)은, 회전체의 각 가속도 ω'를 나타내고 있다. 즉, 커플링 토오크 Tcouple은, 회전체의 관성 모멘트 Ia와 각 가속도 ω'를 승산함으로써 산출된다는 것을 나타내고 있다.
계합 제어부(170)는, 커플링 토오크 산출부(176)에 의해서 산출된 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이, 식 (2)에 기초하여 산출된 값이 되도록, 왼쪽 후륜 솔레노이드(164)의 전류 지령값을 제어한다. 이와 같이, 계합 제어부(170)는, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출된 값으로 제어함으로써, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 끌어올리고, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*에 도달시킴으로써, Fr 도그 클러치(28)를 회전 동기시킨다.
여기서, 차량 오른쪽 선회시에는, 선회 외륜측이 되는 왼쪽 후륜(14L)에 토오크(동력)를 전달하는 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하는 것은, 차량 오른쪽 선회중에는 오른쪽 후륜(14R)의 회전 속도 Nrr보다 왼쪽 후륜(14L)의 회전 속도 Nrl쪽이 높기 때문이다. 도 8a는 4륜 구동 장치(8)의 오른쪽 선회중에 있어서의 각 차륜의 궤적을 나타내고 있고, 도 8b는 각 차륜의 회전 속도를 나타내고 있다. 또한, 도 8b는 각 차륜의 회전 속도를, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps로 환산한 값으로 나타내어져 있다.
도 8a에 있어서, 각 차륜과 겹치는 일점쇄선이, 각각 오른쪽 선회중의 각 차륜의 궤적을 나타내고 있다. 도 8a에 나타낸 바와 같이, 오른쪽 선회중에 있어서 왼쪽 전륜(12L)이 가장 외측(좌측)을 통과하고, 왼쪽 후륜(14L)이 왼쪽 전륜(12L)보다 내측(우측)을 통과하고, 오른쪽 전륜(12R)이 왼쪽 후륜(14L)보다 내측을 통과하고, 오른쪽 후륜이 가장 내측을 통과한다. 이에 관련하여, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 오른쪽 선회중에 있어서는, 왼쪽 전륜(12L)의 회전 속도 Nfl이 가장 높고, 왼쪽 후륜(14L)의 회전 속도 Nrl이 회전 속도 Nfl보다 낮고, 오른쪽 전륜(12R)의 회전 속도 Nfr이 회전 속도 Nrl보다 낮고, 오른쪽 후륜(14R)의 회전 속도 Nrr이 가장 낮아진다(Nfl > Nrl > Nfr > Nrr).
또, 도 8b에 나타낸 Nps는, 4륜 구동으로 오른쪽 선회한 경우의 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps, 환언하면, 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*을 나타내고 있다. 도 8b에 나타낸 바와 같이, 왼쪽 후륜(14L)의 회전 속도 Nrl은, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps(목표 회전 속도 Nps*)보다 높아진다. 따라서, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*까지 끌어올릴 수 있다. 즉, Fr 도그 클러치(28)의 회전 동기가 가능하게 된다. 한편, 오른쪽 제어 커플링(22R)에 의해서 제어한 경우, 오른쪽 제어 커플링(22R)이 완전 계합된 경우이더라도, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 회전 속도 Nrr까지밖에 끌어올릴 수 없다. 이에 의해, 오른쪽 선회시에는, 선회 외륜측에 위치하는 왼쪽 후륜(14L)에 연결된 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이 제어된다. 또한, 왼쪽 선회시에는, 선회 외륜측이 되는 오른쪽 후륜(14R)에 토오크를 전달하는 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 제어된다.
도 9는 오른쪽 선회중에 있어서의, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple의 제어에 의한 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps의 변화를 나타내고 있다. 도 9에 있어서도, 각 차륜의 회전 속도는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps의 환산값이 되어 있다. 도 9의 파선으로 나타낸 바와 같이, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이, 식 (2)에 의해서 산출된 값에 의해 제어됨으로써, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 목표 회전 속도 Nps*에 추종하도록 변화되고 있다. 또한, 왼쪽 제어 커플링(22L)이 완전 계합된 경우에는, 실선으로 나타낸 바와 같이, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가, 왼쪽 후륜(14L)의 회전 속도 Nrl까지 끌어올려진다.
회전 동기 판정부(178)는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가, 목표 회전 속도 Nps*에 도달하였는지 여부에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하였는지 여부를 판정한다. 프로펠러 샤프트(20)가 목표 회전 속도 Nps*로 회전하면, Fr 도그 클러치(28)에 있어서, 치합 이빨(62)이 형성되어 있는 제 2 회전 부재(50)의 회전 속도가, 가동 슬리브(60)의 회전 속도와 동기하게 된다. 그래서, 회전 동기 판정부(178)는, 목표 회전 속도 Nps*과, 회전 속도 센서(162)에 의해서 수시로 검출되는 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps와의 회전 속도차가, 미리 설정되어 있는 소정값 α 미만이 되었는지 여부에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하였는지 여부를 판정한다. 또한, 소정값 α는, 미리 설정되는 값이고, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하였다고 판단할 수 있는 작은 값으로 설정되어 있다. 회전 속도차가 소정값 α 이상인 경우에는, 회전 동기하고 있지 않은 것이라고 판정되고, 회전 속도차가 소정값 α 미만인 경우에는, 회전 동기한 것이라고 판정된다.
회전 동기 판정부(178)에 의해서, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하고 있지 않다고 판정되는 경우, 계합 제어부(170)는, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple의 제어를 계속해서 실행한다. 한편, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하였다고 판정되는 경우, 계합 제어부(170)는, 제 1 전자 솔레노이드(52)를 제어함으로써, Fr 도그 클러치(28)를 계합한다. 이 때, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하고 있는, 즉, Fr 도그 클러치(28)의 치합 이빨(60a)이 형성된 가동 슬리브(60)와 치합 이빨(62)이 형성된 제 2 회전 부재(50)가 회전 동기하고 있기 때문에, 치합 이빨(60a)과 치합 이빨(62)이 맞물릴 때에 발생하는 쇼크가 억제된다.
또, 왼쪽 선회의 경우에는, 선회 외륜측의 오른쪽 후륜(14R)의 회전 속도 Nrr이, 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*보다 높아지기 때문에, 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, Fr 도그 클러치(28)의 회전 동기가 가능하게 된다. 이에 의해, 계합 제어부(170)는, 선회 외륜측의 오른쪽 후륜(14R)에 동력을 전달하는 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하여, Fr 도그 클러치(28)를 회전 동기시킨다. 즉, 계합 제어부(170)는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 목표 회전 속도 Nps*까지 끌어올린다. 또한, 커플링 토오크 Tcouple의 산출에 대해서는, 전술한 오른쪽 선회와 기본적으로는 변하지 않기 때문에, 그 설명을 생략한다.
또, 차량 직진중에 있어서는, 각 차륜의 회전 속도가 동일하게 되고, 프로펠러 샤프트(20)의 목표 회전 속도 Nps*은, 각 차륜의 회전 속도(프로펠러 샤프트(20)의 환산값)와 일치한다. 커플링 토오크 산출부(176)는, 차량 직진중에 있어서의, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출한다. 커플링 토오크 Tcouple은, 식 (2)에 기초하여 산출할 수 있지만, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)에 있어서 미끄러짐이 생기지 않는 범위의 미리 설정되어 있는 값으로 하더라도 상관없다. 계합 제어부(170)는, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple을, 커플링 토오크 산출부(176)에 의해서 산출된 값으로 제어함으로써, Fr 도그 클러치(28)를 회전 동기시킨다.
도 10은 전자 제어 장치(150)의 제어 작동의 주요부, 구체적으로는 2륜 구동으로 주행중에 4륜 구동으로 전환할 때의 제어 작동을 설명하는 플로우차트이다. 이 플로우 차트는, 2륜 구동으로 주행중에 있어서 반복 실행되는 것이다.
전환 요구 판정부(172)의 제어 기능에 대응하는 단계 S1(이하, 단계를 생략)에 있어서, 2륜 구동 주행중에 4륜 구동으로 전환하는 전환 요구가 출력되었는지 여부가 판정된다. 전환 요구가 출력되지 않은 경우에는, S1이 부정되고, 전환 요구가 출력될 때까지 S1이 반복 실행된다. 전환 요구가 출력되는 경우에는 S1이 긍정되어 S2로 진행된다.
계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S2에서는, 전환 요구가 출력됨에 따라서, Rr 도그 클러치(40)가 계합시켜진다. 차량 선회 판정부(174)의 제어 기능에 대응하는 S3에서는, 차량 선회중인지 여부가 판정된다. 차량 선회중인 경우에는, S3이 긍정되어 S4로 진행된다. 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S4에서는, 상술한 식 (1)에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 프로펠러 샤프트(P/S)(20)의 목표 회전 속도 Nps*이 산출된다. 차량 선회 판정부(174)의 제어 기능에 대응하는 S5에서는, 차량의 선회 방향이 오른쪽 선회 및 왼쪽 선회 중 어느 것인지 판정된다.
S5에 있어서 오른쪽 선회라고 판정되면 S6으로 진행된다. 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S6에서는, 상술한 식 (2)에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 데에 필요한 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다. 즉, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*로 끌어올리는 데에 필요한 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다.
S5로 되돌아가서, 왼쪽 선회라고 판정되면 S7로 진행된다. 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S7에서는, 상술한 식 (2)에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 데에 필요한 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다. 즉, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 목표 회전 속도 Nps*로 끌어올리는 데에 필요한 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다.
S3으로 되돌아가서, 차량 직진중인 경우에는 S3이 부정되고 S8로 진행된다. 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S8에서는, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하는 데에 필요한 좌우 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다.
계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S9에서는, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple이, S6, S7 또는 S8에서 산출된 값이 되도록, 왼쪽 후륜 솔레노이드(164) 및 오른쪽 후륜 솔레노이드(166)의 전류 지령값이 출력된다. 또한, 오른쪽 선회인 경우에는, S6에서 산출된 커플링 토오크 Tcouple이 왼쪽 제어 커플링(22L)으로부터 출력되고, 왼쪽 선회인 경우에는, S7에서 산출된 커플링 토오크 Tcouple이 오른쪽 제어 커플링(22R)으로부터 출력되고, 차량 직진인 경우에는, S8에서 산출된 커플링 토오크 Tcouple이 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)으로부터 출력된다.
회전 동기 판정부(178)의 제어 기능에 대응하는 S10에서는, 목표 회전 속도 Nps*과 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps와의 회전 속도차가 소정값 α 미만이 되었는지 여부에 기초하여, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하였는지 여부가 판정된다. 회전 속도차가 소정값 α 이상인 경우에는 S10이 부정되고, S9로 되돌아가서 커플링 토오크 Tcouple의 제어가 계속해서 실행된다. 회전 속도차가 소정값 α 미만이 되면 S10이 긍정되고, S11로 진행된다. 계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S11에서는, 제 1 전자 솔레노이드(52)를 제어함으로써, Fr 도그 클러치(28)가 계합된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우, Rr 도그 클러치(40)가 싱크로 기구(116)에 의해서 회전 동기된다. 또, 선회 외륜측이 되는 후륜(14)에 동력을 전달하는 제어 커플링(22)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기된다. 이에 의해, Fr 도그 클러치(28)에 대해서도 회전 동기되기 때문에, Fr 도그 클러치(28)의 계합시의 쇼크를 억제할 수 있고, 차량 선회중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 경우이더라도, 쇼크를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 전술의 실시예와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
전술의 실시예에서는, 후륜(14)측에 Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기하는 싱크로 기구(116)가 설치되어 있었다. 본 실시예의 차량용 4륜 구동 장치(200)(4륜 구동 장치(200))는, 전륜(12)측에 Fr 도그 클러치(28)를 회전 동기하는 싱크로 기구(206)가 설치되어 있다. 도 11은 본 실시예에 대응하는 4륜 구동 장치(200)의 구조를 설명하는 골자도이다.
4륜 구동 장치(200)에 있어서는, 프론트 디퍼렌셜 기구(204)(프론트 디퍼렌셜(204))에 있어서, Fr 도그 클러치(28)의 회전 동기를 행하는 싱크로 기구(206)가 설치되어 있다. 따라서, Fr 도그 클러치(28)를 계합할 때에, Fr 도그 클러치(28)가 회전 동기하고 있지 않더라도, 싱크로 기구(206)가 작동함으로써, 계합중에 발생하는 쇼크가 억제된다.
한편, 리어 디퍼렌셜 기구(210)(리어 디퍼렌셜(210))에 있어서는, Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기하는 싱크로 기구가 구비되어 있지 않다. 따라서, Rr 도그 클러치(40)를 계합할 때에, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기하고 있지 않으면, 계합중에 쇼크가 발생한다.
또한, 본 실시예에서는, 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr을 검출하는 회전 속도 센서(208)가 설치되어 있다.
이하에서, 프론트 디퍼렌셜(204)에, Fr 도그 클러치(28)의 회전 동기를 행하는 싱크로 기구(206)를 구비하는 4륜 구동 장치(200)의, 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로의 전환 제어에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 전자 제어 장치는, 전술한 실시예와 동일한 제어부(도 7 참조)를 기능적으로 구비하고 있다. 이하에서, 각 제어부의 설명에 관하여, 전술의 실시예와 공통되는 부위에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
전환 요구 판정부(172)에 의해서 4륜 구동으로의 전환 요구가 출력되었음이 판정되면, 계합 제어부(170)는, 먼저, 싱크로 기구(206)에 의해서 회전 동기되는 Fr 도그 클러치(28)를 계합한다. Fr 도그 클러치(28)는, 싱크로 기구(206)가 작동함으로써 계합시에 발생하는 쇼크가 억제된다. 또, Fr 도그 클러치(28)가 계합됨으로써, 프로펠러 샤프트(20)가 회전하게 된다.
Fr 도그 클러치(28)가 계합되면, 차량 선회 판정부(174)는 차량 선회중인지 여부를 판정한다. 차량 선회 판정부(174)에 의해서 차량 선회중이라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 산출한다. 커플링 토오크 산출부(176)는, 예를 들면 전술한 실시예의 식 (1)에 기초하여 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps를 산출한다. 또, 본 실시예에서는, Fr 도그 클러치(28)가 계합됨으로써 프로펠러 샤프트(20)가 회전하고 있기 때문에, 회전 속도 센서(162)에 의해서, 회전 속도 Nps를 직접 검출할 수도 있다.
또한, 차량 선회 판정부(174)에 의해서 차량의 선회 방향이 판정되고, 오른쪽 선회라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, 전술한 실시예의 식 (2)에 기초하여, Rr 도그 클러치(40)의 회전 동기에 필요한 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출한다.
본 실시예에서는, 프로펠러 샤프트(20)가 회전하고 있기 때문에, Rr 도그 클러치(40)의 회전 동기를 위하여 왼쪽 제어 커플링(22L)에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전체는, 후륜 차축(44), 후륜 차축(44)에 감합되는 제 4 회전 부재(86), 및 가동 슬리브(98)로 구성된다. 따라서, 식 (2)에 있어서 회전체의 관성 모멘트 Ia는, 이들 후륜 차축(44), 제 4 회전 부재(86) 및 가동 슬리브(98)의 각 관성 모멘트의 총합이 된다.
또, 본 실시예에서는, 회전체의 목표 회전 속도 N*이, 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr을 기준으로 하여 설정되어 있다. 프로펠러 샤프트(20)가 회전함으로써, 드라이브 피니언 기어(38) 및 Rr 링 기어(36)를 통해 제 3 회전 부재(84)가 회전한다. 이 제 3 회전 부재(84)의 회전 속도에, 치합 이빨(98a)이 형성된 가동 슬리브(98)의 회전 속도가 대략 동등해지면, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기하여, 계합중에 발생하는 쇼크가 억제된다.
본 실시예의 회전체의 목표 회전 속도 N*은, Rr 도그 클러치(40)를 구성하는 치합 이빨(100)이 형성되어 있는 제 3 회전 부재(84)의 회전 속도 Ndr과, 제 4 회전 부재(86) 및 가동 슬리브(98)와 일체적으로 회전하는 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr과의 회전 속도차 (Ndr-Nr)로부터 산출된다. 또한, 제 3 회전 부재(84)의 회전 속도 Ndr은, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps에, 드라이브 피니언 기어(38)와 Rr 링 기어(36) 사이의 기어비를 승산함으로써 산출된다. 또, Fr 도그 클러치(28)의 계합 직후에는, 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr이 제로 또는 대략 제로이기 때문에, 목표 회전 속도 N*은 실질적으로 회전 속도 Ndr이 된다. 계합 제어부(170)는, 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple을, 식 (2)에 의해서 산출된 값으로 제어함으로써, Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기시킨다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 선회 외륜측의 전륜(12L)에 동력을 전달하는 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이 제어된다.
또, 차량의 선회 방향이 왼쪽 선회라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출하고, 계합 제어부(170)는, 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple을 산출된 값으로 제어함으로써, Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기시킨다. 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple의 산출 방법에 대해서는, 전술한 오른쪽 선회의 경우와 기본적으로는 변하지 않기 때문에, 그 설명을 생략한다.
또, 차량 직진중이라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)는, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple을, 예를 들면 식 (2)에 기초하여 산출한다. 계합 제어부(170)는, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple을, 산출된 값으로 제어한다.
회전 동기 판정부(178)는, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기하였는지 여부를 판정한다. 회전 동기 판정부(178)는, 목표 회전 속도 N*(회전 속도 Ndr)과, 회전 속도 센서(208)에 의해서 검출되는 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr과의 회전 속도차 (Ndr-Nr)이, 미리 설정되어 있는 소정값 β 미만이 되면, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기한 것이라고 판정한다. 또한, 소정값 β는, 미리 설정되는 값이고, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기하였다고 판단할 수 있는 작은 값으로 설정되어 있다.
회전 동기 판정부(178)에 의해서, Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기한 것이라고 판정되면, 계합 제어부(170)는 Rr 도그 클러치(40)를 계합한다. 이 때, Rr 도그 클러치(40)를 구성하는 치합 이빨(98a)이 형성된 가동 슬리브(98)와, 치합 이빨(100)이 형성된 제 3 회전 부재(84)가 회전 동기하고 있기 때문에, 치합시에 발생하는 쇼크가 억제된다.
도 12는 본 실시예의 전자 제어 장치의 제어 작동의 주요부, 즉 2륜 구동으로 주행중에 4륜 구동으로 전환할 때의 제어 작동을 설명하는 플로우차트이다.
전환 요구 판정부(172)의 제어 기능에 대응하는 S1에서는, 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환하는 전환 요구가 출력되었는지 여부가 판정된다. 계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S20에서는, Fr 도그 클러치(28)가 계합시켜진다. 차량 선회 판정부(174)의 제어 기능에 대응하는 S3에서는, 차량 선회중인지 여부가 판정된다. 차량 선회중이라고 판정되면, 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S4에 있어서, 프로펠러 샤프트(20)의 회전 속도 Nps가 상술한 식 (1), 또는 회전 속도 센서(162)에 의해서 구해진다.
차량 선회 판정부(174)의 제어 기능에 대응하는 S5에서는, 차량의 선회 방향이 오른쪽 선회 및 왼쪽 선회 중 어느 것인지가 판정된다. 차량 오른쪽 선회라고 판정되는 경우, 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S6으로 진행되고, Rr 도그 클러치(40)의 회전 동기에 필요한 왼쪽 제어 커플링(22L)의 커플링 토오크 Tcouple이, 식 (2)에 기초하여 산출된다.
S5에 있어서, 차량 왼쪽 선회라고 판정되는 경우, 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S7로 진행되고, Rr 도그 클러치(40)와의 회전 동기에 필요한 오른쪽 제어 커플링(22R)의 커플링 토오크 Tcouple이, 식 (2)에 기초하여 산출된다. S3에 있어서, 차량 직진중이라고 판정되는 경우, 커플링 토오크 산출부(176)의 제어 기능에 대응하는 S8에 있어서, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된다.
계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S9에서는, 좌우의 제어 커플링(22L, 22R)의 커플링 토오크 Tcouple이, S6, S7 또는 S8에서 산출된 값이 되도록, 왼쪽 후륜 솔레노이드(164) 및 오른쪽 후륜 솔레노이드(166)의 전류 지령값이 출력된다.
회전 동기 판정부(178)의 제어 기능에 대응하는 S10에서는, 치합 이빨(100)이 형성된 제 3 회전 부재(84)의 회전 속도 Ndr와, 회전 속도 센서(208)에 의해서 검출되는 후륜 차축(44)의 회전 속도 Nr과의 회전 속도차 (Ndr-Nr)이 소정값 β 미만이 되었는지 여부에 기초하여, 프로펠러 샤프트(20)와 Rr 도그 클러치(40)가 회전 동기하였는지 여부가 판정된다. 회전 속도차가 소정값 β 이상인 경우에는, S10이 부정되고, S9로 되돌아가서 커플링 토오크 Tcouple의 제어가 계속해서 실행된다. 회전 속도차가 β 미만이 되면 S10이 긍정되고, S30으로 진행된다. 계합 제어부(170)의 제어 기능에 대응하는 S30에서는, 제 2 전자 솔레노이드(124)를 제어함으로써, Rr 도그 클러치(40)가 계합된다.
상술한 바와 같이, Fr 도그 클러치(28)측에 Fr 도그 클러치(28)를 회전 동기하는 싱크로 기구(206)가 구비되는 경우이더라도, 제어 커플링(22)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되지 않은 Rr 도그 클러치(40)를 회전 동기시킬 수 있다. 따라서, Rr 도그 클러치(40)의 계합중에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 대응하는 차량용 4륜 구동 장치(300)(4륜 구동 장치(300))의 골자도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 4륜 구동 장치(300)는, 부 구동륜으로서 기능하는 좌우의 전륜(12)에 구동력을 분배하는 한 쌍의 제어 커플링(320L, 320R)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시예의 4륜 구동 장치(300)는, 엔진(10)을 구동원으로 하고, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력을 주 구동륜으로서의 후륜(14), 및 부 구동륜으로서의 전륜(12)에 전달하는 FR 차량 베이스의 4륜 구동 장치이다.
4륜 구동 장치(300)에 있어서, 트랜스퍼(304)는, 엔진(10)으로부터 출력되는 구동력을, 주 구동륜으로서 기능하는 후륜(14), 및 부 구동륜으로서 기능하는 전륜(12)에 분배하는 기능을 갖는다. 트랜스퍼(304)는, 제 1 도그 클러치(306)를 포함하여 구성되고, 2륜 구동중 및 4륜 구동중에는, 엔진(10)으로부터 전달된 구동력을, 제 1 프로펠러 샤프트(308) 및 리어 디퍼렌셜 기구(310)(리어 디퍼렌셜(310)) 등을 거쳐 좌우의 후륜(14)에 전달한다. 또, 트랜스퍼(304)는, 4륜 구동중에는, 엔진(10)으로부터 전달된 구동력의 일부를, 제 2 프로펠러 샤프트(311), 드라이브 피니언 기어(312), Fr 링 기어(314), 제 2 도그 클러치(316), 전륜 차축(318), 좌우의 제어 커플링(320L, 320R)을 거쳐 좌우의 전륜(12)에 전달한다. 또한, 제 1 도그 클러치(306)가 본 발명의 제 1 치합 클러치에 대응하고, 제 2 프로펠러 샤프트(311)가 본 발명의 프로펠러 샤프트에 대응하고, 제 2 도그 클러치(316)가 본 발명의 제 2 치합 클러치에 대응하고 있다.
예를 들면, 제 1 도그 클러치(306)의 계합이 차단되면, 트랜스퍼(304)와 제 2 프로펠러 샤프트(311) 사이가 차단된다. 이 때, 전륜(12)에 구동력이 전달되는 경우는 없고, 엔진(10)으로부터 전달된 구동력이 후륜(14)에 전달되는 2륜 구동 상태가 된다. 또, 2륜 구동중에 제 1 도그 클러치(306)뿐만 아니라, 제 2 도그 클러치(316)의 계합이 차단됨으로써, 제 2 프로펠러 샤프트(311)의 드래깅이 억제되고, 연비가 향상한다. 한편, 제 1 도그 클러치(306) 및 제 2 도그 클러치(316)가 계합되면, 제 2 프로펠러 샤프트(311) 등을 거쳐 전륜(12)에 구동력이 전달되는 4륜 구동 상태가 된다. 이와 같이, 제 1 도그 클러치(306) 및 제 2 도그 클러치(316)의 계합 상태가 전환됨으로써, 2륜 구동 또는 4륜 구동 중 어느 것으로 전환된다.
본 실시예의 프론트 디퍼렌셜 기구(322)(프론트 디퍼렌셜(322))는, 제 2 프로펠러 샤프트(311)의 단부에 연결되어 있는 드라이브 피니언 기어(312)와, 드라이브 피니언 기어(312)와 맞물려 축선 CL1을 중심으로 회전하는 Fr 링 기어(314)와, Fr 링 기어(314)와 전륜 차축(318) 사이를 단접하는 제 2 도그 클러치(316)와, 좌우의 전륜(12)에 구동력을 분배하는 한 쌍의 제어 커플링(320L, 320R)을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 프론트 디퍼렌셜(322)이, 본 발명의 디퍼렌셜 기구에 대응하고 있다.
또, 4륜 구동 장치(300)는, 제 1 도그 클러치(306)의 회전 동기를 행하는 싱크로 기구(324), 및 제 2 도그 클러치(316)의 회전 동기를 행하는 싱크로 기구(326) 중 어느 일방을 구비하고 있다.
상기와 같은 전륜(12)측에 좌우 한 쌍의 제어 커플링(320L, 320R)이 설치되어 있는 4륜 구동 장치(300)에 있어서도, 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하고, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되지 않는 측의 도그 클러치를 회전 동기함으로써, 계합중에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
예를 들면, 제 1 도그 클러치(306)를 회전 동기하는 싱크로 기구(324)가 설치되어 있는 경우, 주행중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로의 전환 요구가 출력되면, 먼저 제 1 도그 클러치(306)가 계합시켜진다. 이어서, 차량 선회에 따라서 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, 제 2 도그 클러치(316)를 회전 동기시킨다. 예를 들면, 오른쪽 선회의 경우에는, 제 2 도그 클러치(316)의 회전 동기에 필요한 왼쪽 제어 커플링(320L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출되고, 왼쪽 제어 커플링(320L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된 값으로 제어된다. 또, 왼쪽 선회의 경우에는, 제 2 도그 클러치(316)의 회전 동기에 필요한 오른쪽 제어 커플링(320R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출되고, 오른쪽 제어 커플링(320R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된 값으로 제어된다. 이와 같이, 선회 외륜측이 되는 전륜(12)에 토오크를 전달하는 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple이, 제 2 도그 클러치(316)의 회전 동기에 필요한 값으로 제어됨으로써, 제 2 도그 클러치(316)가 회전 동기되어, 제 2 도그 클러치(316)를 계합할 때에 발생하는 쇼크가 억제된다. 또한, 커플링 토오크 Tcouple의 산출 방법은, 전술한 실시예와 기본적으로 변하지 않기 때문에 , 그 설명을 생략한다.
또, 제 2 도그 클러치(316)를 회전 동기하는 싱크로 기구(326)가 설치되어 있는 경우, 주행중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로의 전환 요구가 출력되면, 먼저 제 2 도그 클러치(316)가 계합시켜진다. 이어서, 차량 선회에 따른 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어함으로써, 제 1 도그 클러치(306)를 회전 동기시킨다. 예를 들면, 오른쪽 선회의 경우에는, 제 1 도그 클러치(306)의 회전 동기에 필요한 왼쪽 제어 커플링(320L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출되고, 왼쪽 제어 커플링(320L)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된 값으로 제어된다. 또, 왼쪽 선회의 경우에는, 제 1 도그 클러치(306)의 회전 동기에 필요한 오른쪽 제어 커플링(320R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출되고, 오른쪽 제어 커플링(320R)의 커플링 토오크 Tcouple이 산출된 값으로 제어된다. 이와 같이, 선회 외륜측이 되는 전륜(12)에 토오크를 전달하는 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple이, 제 1 도그 클러치(306)의 회전 동기에 필요한 값으로 제어됨으로써, 제 1 도그 클러치(306)가 회전 동기되어, 제 1 도그 클러치(306)를 계합할 때에 발생하는 쇼크가 억제된다. 또한, 커플링 토오크 Tcouple의 산출 방법은, 전술한 실시예와 기본적으로 변하지 않기 때문에, 그 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 전륜(12)측에 제어 커플링(320L, 320R)이 설치되고, 제 1 도그 클러치(306)를 회전 동기하는 싱크로 기구(324), 및 제 2 도그 클러치(316)를 회전 동기하는 싱크로 기구(326) 중 어느 일방이 설치되어 있는 경우이더라도, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되는 쪽의 도그 클러치를 맨처음에 계합하고, 싱크로 기구에 의해서 동기되지 않는 측의 도그 클러치에 대해서는, 제어 커플링(320L, 320R)의 커플링 토오크 Tcouple을 제어하여 회전 동기함으로써, 계합시에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 기타의 태양에 있어서도 적용된다.
예를 들면, 전술의 실시예에서는, 주행중에 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 전환할 때에는, 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되는 도그 클러치를 계합한 후, 차량의 선회를 판정하는 것이었지만, 차량의 선회 판정은, 반드시 싱크로 기구에 의해서 회전 동기되는 도그 클러치의 계합 후에 한정되지 않고, 4륜 구동으로의 전환 요구가 출력된 시점, 도그 클러치의 계합 개시 시점, 또는 도그 클러치의 계합 과도기에 실행되더라도 상관없다.
또, 전술의 실시예에서는, 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로의 전환은, 미리 설정되어 있는 구동 영역 맵에 기초하여 판단되는 것이었지만, 운전자에 의한 4륜 구동으로의 전환 스위치의 온 조작에 기초하여 판단되는 것이더라도 상관없다.
또한, 상술한 것은 어디까지나 일 실시 형태이고, 본 발명은 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지 변경, 개량을 추가한 태양에 의해 실시할 수 있다.
본 발명의 태양을 이하와 같이 정의해도 된다.
구동원으로부터 출력된 구동력의 일부를 좌우의 부 구동륜에 분배하는 트랜스퍼와,
상기 좌우의 부 구동륜에 연결되어 있는 디퍼렌셜 기구와,
상기 트랜스퍼로부터 분배된 동력을 상기 디퍼렌셜 기구에 전달하는 프로펠러 샤프트와,
상기 트랜스퍼에 설치되고, 상기 구동원과 상기 프로펠러 샤프트 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 1 치합 클러치와,
상기 프로펠러 샤프트와 상기 디퍼렌셜 기구 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 2 치합 클러치를 구비하며,
상기 디퍼렌셜 기구는, 상기 좌우의 부 구동륜에 전달하는 전달 토오크를 조정하는 한 쌍의 제어 커플링을 갖고,
상기 제 1 치합 클러치와 상기 제 2 치합 클러치 중 일방은, 싱크로 기구를 갖는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치로서,
상기 제어 장치는
상기 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치의 계합이 차단된 2륜 구동 상태로부터 당해 제 1 치합 클러치 및 당해 제 2 치합 클러치를 계합하여 4륜 구동 상태로 전환할 때, 차량 선회중인 경우에는,
상기 제 1 치합 클러치 및 상기 제 2 치합 클러치 중 상기 싱크로 기구를 갖는 일방의 치합 클러치를 상기 싱크로 기구에 의해서 회전 동기시키고,
상기 한 쌍의 제어 커플링 중 선회 외륜측이 되는 상기 부 구동륜에 동력을 전달하는 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여 타방의 치합 클러치를 회전 동기시키도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함한다.

Claims (5)

  1. 구동원으로부터 출력된 구동력의 일부를 좌우의 부 구동륜에 분배하는 트랜스퍼와,
    상기 좌우의 부 구동륜에 연결되어 있는 디퍼렌셜 기구와,
    상기 트랜스퍼로부터 분배된 동력을 상기 디퍼렌셜 기구에 전달하는 프로펠러 샤프트와,
    상기 트랜스퍼에 설치되고, 상기 구동원과 상기 프로펠러 샤프트 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 1 치합 클러치와,
    상기 프로펠러 샤프트와 상기 디퍼렌셜 기구 사이의 동력 전달을 선택적으로 단접하는 제 2 치합 클러치를 구비하며,
    상기 디퍼렌셜 기구는, 상기 좌우의 부 구동륜에 전달하는 전달 토오크를 조정하는 한 쌍의 제어 커플링을 갖고,
    상기 제 1 치합 클러치와 상기 제 2 치합 클러치 중 일방은, 싱크로 기구를 갖는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는
    상기 제 1 치합 클러치 및 제 2 치합 클러치의 계합이 차단된 2륜 구동 상태로부터 당해 제 1 치합 클러치 및 당해 제 2 치합 클러치를 계합하여 4륜 구동 상태로 전환할 때, 차량 선회중인 경우에는,
    상기 제 1 치합 클러치 및 상기 제 2 치합 클러치 중 상기 싱크로 기구를 갖는 일방의 치합 클러치를 상기 싱크로 기구에 의해서 회전 동기시키고,
    상기 한 쌍의 제어 커플링 중 선회 외륜측이 되는 상기 부 구동륜에 동력을 전달하는 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여 타방의 치합 클러치를 회전 동기시키도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함하는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 싱크로 기구는 상기 제 2 치합 클러치를 회전 동기하는 것이고,
    상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 치합 클러치가 계합하면, 상기 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여, 상기 제 1 치합 클러치를 회전 동기시키도록 구성되어 있는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 싱크로 기구는 상기 제 1 치합 클러치를 회전 동기하는 것이고,
    상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 1 치합 클러치가 계합하면, 상기 일방의 제어 커플링의 커플링 토오크를 제어하여, 상기 제 2 치합 클러치를 회전 동기시키도록 구성되어 있는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은, 상기 타방의 치합 클러치가 회전 동기하면, 상기 타방의 치합 클러치를 계합하도록 구성되어 있는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은, 상기 일방의 제어 커플링에 의해서 회전 속도가 끌어올려지는 회전체의 관성 모멘트와, 상기 타방의 치합 클러치가 회전 동기한 상태가 되는 상기 회전체의 목표 회전 속도 및 상기 제어 커플링의 미리 설정되어 있는 목표 계합 시간으로부터 산출되는 각 가속도를, 승산함으로써 상기 커플링 토오크를 산출하도록 구성되어 있는 차량용 4륜 구동 장치의 제어 장치.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6888428B2 (ja) * 2017-06-01 2021-06-16 株式会社ジェイテクト ４輪駆動車及び４輪駆動車の制御方法
DE102018133648B4 (de) * 2018-12-28 2021-06-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
US11167638B2 (en) * 2019-08-29 2021-11-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Utility vehicle
CN110645288B (zh) * 2019-09-05 2021-02-05 南通大学 一种消除温度影响的分动器扭矩控制方法
US10982723B1 (en) * 2019-11-18 2021-04-20 GM Global Technology Operations LLC Friction clutch assemblies with low-drag disconnect clutch pack having cone clutch synchronizer
DE102019132591B4 (de) * 2019-12-02 2024-05-16 Audi Ag Antriebsvorrichtung für eine Fahrzeugachse eines Fahrzeugs
US11981873B2 (en) 2020-04-17 2024-05-14 Polaris Industries Inc. Torque vectoring for utility vehicles
DE102020118923A1 (de) * 2020-07-17 2022-01-20 Audi Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
KR20220115167A (ko) * 2021-02-10 2022-08-17 현대자동차주식회사 전기자동차의 사륜구동 전환 제어 시스템 및 방법
KR20230067110A (ko) * 2021-11-09 2023-05-16 현대자동차주식회사 트윈 클러치의 제어 장치 및 방법
US11815173B1 (en) * 2022-11-15 2023-11-14 Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc Method and system for transmission gear control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01175431U (ko) * 1988-06-01 1989-12-13
KR20030036940A (ko) * 2000-10-20 2003-05-09 루크 라멜렌 운트 쿠플룽스바우 베타일리궁스 카게 기어박스가 있는 자동차와 자동차를 작동시키는 방법
KR20050054440A (ko) * 2003-12-04 2005-06-10 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 4륜 구동차의 동력 전달 장치
KR20110117094A (ko) * 2009-01-21 2011-10-26 마그나 파워트레인 오브 아메리카, 인크. 연결해제 시스템을 갖는 ａｗｄ 차량

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1643210A1 (ru) * 1988-06-01 1991-04-23 Челябинское Высшее Военное Автомобильное Инженерное Училище Им.Главного Маршала Бронетанковых Войск Им.П.А.Ротмистрова Синхронизированна зубчата муфта
JP2013043499A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Jtekt Corp 四輪駆動車の駆動システム、四輪駆動車、及び四輪駆動車の制御方法
DE102012020906A1 (de) * 2012-10-24 2014-04-24 Audi Ag Verfahren und System zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens
DE112014001879B4 (de) * 2013-04-09 2024-02-22 Magna powertrain gmbh & co kg Verfahren zur Steuerung eines zeitweise allradgetriebenen Kraftfahrzeugs
JP5942946B2 (ja) * 2013-09-02 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 ４輪駆動車両の制御装置
JP5904185B2 (ja) * 2013-10-07 2016-04-13 トヨタ自動車株式会社 四輪駆動車両の制御装置
JP5907142B2 (ja) * 2013-10-22 2016-04-20 トヨタ自動車株式会社 四輪駆動車両の制御装置
JP6112097B2 (ja) * 2013-11-25 2017-04-12 トヨタ自動車株式会社 ４輪駆動車両のディスコネクト機構付左右駆動力配分ユニット
JP6020514B2 (ja) * 2014-05-29 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 四輪駆動車両の制御装置
JP6064965B2 (ja) 2014-10-08 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 車両用４輪駆動装置
JP6064972B2 (ja) * 2014-10-16 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 車両用４輪駆動装置の制御装置
JP6380055B2 (ja) * 2014-11-28 2018-08-29 株式会社ジェイテクト 四輪駆動車の制御装置
RU2593310C1 (ru) * 2014-12-19 2016-08-10 Марат Мунаварович Ямилев Автоматически подключаемый полный привод
US9925871B2 (en) * 2015-04-10 2018-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for vehicle four-wheel drive device
JP6306067B2 (ja) 2016-01-08 2018-04-04 テックフィールズ バイオケム カンパニー リミテッド 非常に高い皮膚浸透率を有するプロスタグランジン及び関連化合物の正荷電水溶性プロドラッグ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01175431U (ko) * 1988-06-01 1989-12-13
KR20030036940A (ko) * 2000-10-20 2003-05-09 루크 라멜렌 운트 쿠플룽스바우 베타일리궁스 카게 기어박스가 있는 자동차와 자동차를 작동시키는 방법
KR20050054440A (ko) * 2003-12-04 2005-06-10 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 4륜 구동차의 동력 전달 장치
KR20110117094A (ko) * 2009-01-21 2011-10-26 마그나 파워트레인 오브 아메리카, 인크. 연결해제 시스템을 갖는 ａｗｄ 차량

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