JP6020060B2 - 伝達トルク推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力伝達装置が伝達可能なトルクを推定する伝達トルク推定装置に関するものである。

駆動力伝達装置は、例えば、車両の二輪駆動と四輪駆動を切り換え可能なカップリングとして用いられる。特許文献１には、メインクラッチと電磁クラッチとの間にカム機構を設けられた構成が記載されている。このような駆動力伝達装置では、制御信号に応じて動作する電磁クラッチにカム機構が連動して、メインクラッチの係合状態を変化させている。このような構成によって、伝達されるトルクを制御信号により調整可能となっている。

ところで、駆動力伝達装置は、例えば、入力トルクと制御信号に対して、目標とする伝達トルクが出力されているか否かに基づいて、制御や設計の適否が評価される。そのため、制御信号および駆動力伝達装置の状態により変動する伝達トルクを正確に把握する必要がある。これに対して、例えば、クラッチが２枚のクラッチ板により構成されているものと仮定するモデリングが知られている。これによると、各クラッチ板の相対速度に応じた摩擦係数と、各クラッチ板に作用する押付力とに基づいて、伝達可能なトルクを概ね推定することが可能とされている。

特開２０１２−０７２８９２号公報

しかしながら、駆動力伝達装置において、入力軸と出力軸の回転角度に対する伝達トルクを実測すると、特許文献１の図６（ｂ）に示されるように、各部材の影響により複雑なヒステリシス曲線により示される。そのため、上記のような簡易的なモデルでは、推定したトルクと実際に伝達可能なトルクとに大きな差が生じてしまうおそれがある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、駆動力伝達装置を構成する各部材について効率的にモデリングして、推定する伝達トルクの高精度化を図る伝達トルク推定装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本手段に係る伝達トルク推定装置は、円筒形状の外側回転部材と、前記外側回転部材内に相対回転可能に同軸上に配置された内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、制御信号に応じた磁力によりアーマチュアを引き寄せることで前記外側回転部材のトルクを伝達可能なパイロットクラッチを有する電磁クラッチ装置と、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ、前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材の回転と前記内側回転部材の回転との回転差を軸方向の押付力に変換して、支持側カム部材に対して移動側カム部材を軸方向移動させることにより前記メインクラッチを押圧するカム機構と、を備える駆動力伝達装置の伝達トルク推定装置であって、前記メインクラッチは、前記外側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたアウタメインクラッチ板と、前記内側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたインナメインクラッチ板と、により構成され、前記パイロットクラッチは、前記外側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたアウタパイロットクラッチ板と、前記支持側カム部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたインナパイロットクラッチ板と、により構成され、前記伝達トルク推定装置は、前記パイロットクラッチの摩擦モデルを含み、前記外側回転部材の回転方向の運動方程式をモデリングされた第一モデルと、前記パイロットクラッチの摩擦モデルを含み、前記支持側カム部材と前記インナパイロットクラッチ板を一体とした回転方向の運動方程式をモデリングされた第二モデルと、前記メインクラッチの摩擦モデルを含み、前記アウタメインクラッチ板の回転方向の運動方程式をモデリングされた第三モデルと、前記メインクラッチの摩擦モデルを含み、前記内側回転部材の回転方向の運動方程式をモデリングされた第四モデルと、前記支持側カム部材と前記移動側カム部材の位相差に対する前記移動側カム部材の移動量を示すカム動作モデル、および前記メインクラッチと前記カム機構の軸方向の粘弾性モデルを含み、前記インナメインクラッチ板と前記移動側カム部材を一体とした軸方向の運動方程式をモデリングされた第五モデルと、に基づいて、前記制御信号に対して前記外側回転部材と前記内側回転部材との間で伝達可能なトルクを推定する。

（請求項２）また、前記パイロットクラッチの摩擦モデルは、前記インナパイロットクラッチ板と前記アウタパイロットクラッチ板との相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、前記制御信号に応じた磁力により前記パイロットクラッチに付与される押圧力と、の積を含み、前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記インナメインクラッチ板と前記アウタメインクラッチ板との相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、前記メインクラッチに付与される軸方向の押圧力と、の積を含むようにしてもよい。

（請求項３）また、前記メインクラッチに付与される軸方向の押圧力は、前記カム動作モデルと、前記面クラッチにおける軸方向の粘弾性モデルを含むようにしてもよい。

（請求項４）また、前記メインクラッチにおいて、前記アウタメインクラッチ板には前記外側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、前記インナメインクラッチ板には前記内側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、第五モデルは、前記メインクラッチにおける各前記スプライン部と相手部材との軸方向の摩擦モデルをそれぞれ含むようにしてもよい。

（請求項５）また、前記メインクラッチにおいて、前記アウタメインクラッチ板には前記外側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、前記インナメインクラッチ板には前記内側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、前記第一モデルおよび前記第三モデルは、前記メインクラッチにおける前記スプライン部と相手部材との回転方向のバックラッシをそれぞれ含むようにモデリングされているようにしてもよい。

（請求項６）また、前記支持側カム部材と前記移動側カム部材に位相差がない状態において、前記メインクラッチと前記移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられ、前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記クリアランスを含むようにモデリングされているようにしてもよい。

（請求項７）また、前記支持側カム部材と前記移動側カム部材に位相差がない状態において、前記メインクラッチと前記移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられ、前記第五モデルは、前記クリアランスを含むようにモデリングされているようにしてもよい。

（請求項８）また、前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記メインクラッチの軸方向の変形量を示す剛性モデルを含むようにしてもよい。

（請求項１）本手段によると、各モデルにより駆動力伝達装置を構成する各部材の回転方向および軸方向の運動を効率的に表すことが可能となる。より具体的には、第二モデルでは、相対回転を許容されていない支持側カム部材とインナパイロットクラッチ板を一体としてモデリングしている。さらに、第五モデルでは、内側回転部材に対してインナメインクラッチ板および移動側カム部材が一体的に軸方向に移動するものとみなして、これらの部材を一体としてモデリングしている。これにより、伝達トルク推定装置は、駆動力伝達装置におけるカム機構の特有な動作などを勘案した伝達トルクの算出が可能となり、伝達可能なトルクの推定を高精度に行うことができる。よって、推定した伝達トルクの特性を反映して、駆動力伝達装置の制御や設計をより好適に行うことができる。

（請求項２）駆動力伝達装置が備えるメインクラッチおよびパイロットクラッチは、それぞれインナクラッチ板とアウタクラッチ板が軸方向に移動することにより、クラッチ板間の摩擦力を変動させる構成となっている。ここで、第一モデルおよび第二モデルに含まれるパイロットクラッチの摩擦モデルは、電磁クラッチ装置に所定の制御信号が入力されているものとすると、各クラッチ板の軸方向位置を一定であるものとみなすことができる。よって、当該パイロットクラッチの摩擦モデルでは、クラッチ板間の相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、制御信号により定まるパイロットクラッチに付与する押付力と、の積を含むようにモデリングすることができる。これにより、パイロットクラッチのトルク特性をより効率的にモデリングして、より高精度に伝達可能なトルクを推定することができる。

（請求項３）一方で、第三モデルおよび第四モデルに含まれるメインクラッチの摩擦モデルは、メインクラッチがカム動作特性に影響されること、および、場合によっては各クラッチ板の数量が多数（例えば、アウタメインクラッチ板とインナメインクラッチ板との総数が３枚以上）となることがあり各クラッチ板の軸方向の撓みが比較的大きいこと、を勘案すると、各クラッチ板の軸方向の移動量を含むモデリングが好適である。そこで、メインクラッチの摩擦モデルでは、クラッチ板間の相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、メインクラッチに付与される軸方向の押付力と、の積を含むようにモデリングしている。そして、このメインクラッチに付与される軸方向の押付力は、カム動作モデルと、上記の移動量に応じた軸方向の粘弾性モデルを含むようにしている。これにより、メインクラッチのトルク特性をより効率的にモデリングして、より高精度に伝達可能なトルクを推定することができる。

（請求項４）メインクラッチが外側回転部材および内側回転部材にスプライン嵌合する場合には、それぞれのスプライン部における軸方向摩擦が駆動力伝達装置の伝達可能なトルクに影響することになる。そこで、伝達トルク推定装置では、インナメインクラッチ板およびアウタメインクラッチ板の各スプライン部における軸方向摩擦を、インナメインクラッチ板と移動側カム部材の軸方向摩擦に集約してモデリングするものとしている。これにより、インナメインクラッチ板および移動側カム部材の軸方向の運動方程式をモデリングした第五モデルにおいて、メインクラッチに作用する各スプライン部の軸方向摩擦を効率的にモデリングできる。

（請求項５）メインクラッチが外側回転部材および内側回転部材にスプライン嵌合する場合には、それぞれのスプライン部におけるバックラッシが駆動力伝達装置の伝達可能なトルクに影響することになる。そこで、伝達トルク推定装置では、インナメインクラッチ板に対してアウタメインクラッチ板が回転方向に相対移動するものとして、それぞれのスプライン部におけるバックラッシを外側回転部材とアウタメインクラッチ板との間のみに発生するものとしてモデリングをしている。これにより、外側回転部材およびアウタメインクラッチ板の回転方向の運動方程式をモデリングした第一モデルおよび第三モデルにおいて、メインクラッチにおけるバックラッシを勘案したモデリングが可能となる。

（請求項６）カム機構は、支持側カム部材と移動側カム部材に位相差がない状態において、メインクラッチと移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられることがある。このような場合には、支持側カム部材に対して移動側カム部材が軸方向に移動しても、メインクラッチに押付力が付与されない状態があるため、駆動力伝達装置の伝達可能なトルクに影響することになる。そこで、伝達トルク推定装置では、上記のクリアランスを、メインクラッチの摩擦モデルに含むようにモデリングしている。これにより、メインクラッチの摩擦モデルを含む第三モデルおよび第四モデルにおいて、カム機構のクリアランスを勘案したモデリングが可能となる。

（請求項７）カム機構は、支持側カム部材と移動側カム部材に位相差がない状態において、メインクラッチと移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられることがある。このような場合には、支持側カム部材に対して移動側カム部材が軸方向に移動しても、メインクラッチに押付力が付与されない状態があるため、駆動力伝達装置の伝達可能なトルクに影響することになる。そこで、伝達トルク推定装置では、上記のクリアランスを、第五モデルに含むようにモデリングしている。これにより、インナメインクラッチ板および移動側カム部材の軸方向の運動方程式をモデリングした第五モデルにおいて、カム機構のクリアランスを勘案したモデリングが可能となる。

（請求項８）メインクラッチを従来のように簡易的にモデリングすると、各クラッチ板の軸方向位置の変化に対して伝達トルクが即時に連動するような結果を得られる。しかしながら、入力軸と出力軸の回転角度に対する伝達トルクを実測すると、伝達トルクはヒステリシス曲線上を移動するように変化する。これは、メインクラッチの剛性が影響していることが一因と考えられる。即ち、メインクラッチに押付力が付与された状態において、メインクラッチの軸方向の変形が伝達トルクを曲線的な変化を生じさせている。そこで、伝達トルク推定装置では、メインクラッチの軸方向の変形量を示す剛性モデルをメインクラッチの摩擦モデルに含むことで、各クラッチ板の剛性を勘案したモデリングを可能としている。

実施形態における駆動力伝達装置の軸方向断面図である。 駆動力伝達装置のモデルおよび伝達トルク推定装置の概要を示す図である。 アウタケースとインナケースの回転角度と、従来モデルにカム機構のカム動作モデルを追加したモデルにより推定された伝達トルクとの関係を示すグラフである。 図３にメインクラッチとカム機構のクリアランスを追加したグラフである。 図４にスプライン部の摩擦モデルを追加したグラフである。 図５にメインクラッチの剛性モデルを追加したグラフである。 図６にスプライン部のバックラッシを追加したグラフである。 アウタケースとインナケースの回転角度と、実測された伝達トルクとの関係を示すグラフである。 電流値と伝達トルクとの関係を示すグラフであって、従来モデルに、第一モデル、第二モデル、第三モデル、および第四モデルを追加したグラフである。 図９に示すグラフに、駆動力伝達装置の電磁ヒステリシス特性（電流ヒステリシス特性）をさらに追加したグラフである。 図１０に示すグラフに、駆動力伝達装置の機械ヒステリシス特性（第五モデル）をさらに追加したグラフである。

＜実施形態＞
実施形態の駆動力伝達装置１の伝達トルク推定装置７０について、図面を参照して説明する。ここで、伝達トルク推定装置７０は、駆動力伝達装置１を構成する各部材をモデリングすることにより、この駆動力伝達装置１に入力される制御信号および駆動力伝達装置１の状態、即ち駆動力の入力側のアウタケース１０の回転角速度と駆動力の出力側のインナシャフト２０の回転角速度とにより変動する伝達トルクを推定するものである。

（駆動力伝達装置１の全体構成）
駆動力伝達装置１は、例えば、四輪駆動車において、車両の走行状態に応じて駆動力が伝達される補助駆動輪側への駆動力伝達系に適用される。より詳細には、四輪駆動車において、駆動力伝達装置１は、エンジンの駆動力が伝達されるプロペラシャフトと補助駆動輪としてのリヤディファレンシャルとの間、もしくは、リヤディファレンシャルとドライブシャフトとの間に連結される。本実施形態においては、前者の場合であるものとして説明する。

そして、駆動力伝達装置１は、補助駆動輪に駆動力を伝達する接続状態と、駆動力を伝達しない切断状態とを切り換えられる。上記の接続状態においては、プロペラシャフトから伝達される駆動力を、伝達割合を可変にしながら、リヤディファレンシャルに伝達している。この駆動力伝達装置１は、例えば、前輪と後輪の回転差が生じた場合に、回転差を低減するように作用する。この駆動力伝達装置１は、いわゆる電子制御カップリングからなる。この駆動力伝達装置１は、図１に示すように、アウタケース１０と、インナシャフト２０と、メインクラッチ３０と、電磁クラッチ装置４０と、カム機構５０とを備えている。

アウタケース１０（本発明の「外側回転部材」に相当する）は、円筒形状のホールカバー（図示せず）の内周側に、当該ホールカバーに対して回転可能に支持されている。このアウタケース１０は、全体として円筒形状に形成されており、車両前側に配置されるフロントハウジング１１と車両後方側（図１の右側）に配置されるリヤハウジング１２とにより形成されている。

フロントハウジング１１は、例えばアルミニウムを主成分とする非磁性材料のアルミニウム合金により形成され、有底筒状に形成されている。フロントハウジング１１の円筒部の外周面が、ホールカバーの内周面に軸受を介して回転可能に支持されている。さらに、フロントハウジング１１の底部が、プロペラシャフト（図示せず）の車両後端側に連結されている。従って、フロントハウジング１１の有底筒状の開口側が車両後方側を向くように配置されている。また、フロントハウジング１１の内周面のうち軸方向中央部には、雌スプライン１１ａが形成されており、当該内周面の開口付近には、雌ねじが形成されている。

リヤハウジング１２は、円環状に形成されており、フロントハウジング１１の開口側の径方向内側に、フロントハウジング１１と一体的に配置されている。リヤハウジング１２の車両後方側には、全周に亘って環状溝が形成されている。また、リヤハウジング１２の外周面には雄ねじが形成され、当該雄ねじがフロントハウジング１１の雌ねじにねじ締めされる。なお、ナットをリヤハウジング１２の雄ねじに締め付けることにより、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とを固定する構成となっている。

また、リヤハウジング１２は、上記の環状溝における溝底の一部分に、非磁性材料としての例えばステンレス鋼により形成された環状部材１２ａを有している。また、リヤハウジング１２のうち環状部材１２ａ以外の部位は、磁気回路を形成するために磁性材料である鉄を主成分とする材料（以下、「鉄系材料」と称する）により形成されている。

インナシャフト２０は、外周面の軸方向中央部に雄スプライン２０ａを備える軸状に形成されている。このインナシャフト２０は、リヤハウジング１２の軸心の貫通孔を液密的に貫通して、アウタケース１０の内部に相対回転可能に同軸上に配置されている。そして、インナシャフト２０は、フロントハウジング１１およびリヤハウジング１２に対する軸方向移動を規制された状態で、フロントハウジング１１およびリヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。さらに、インナシャフト２０の車両後端側（図１の右側）は、ディファレンシャルギヤ（図示せず）に連結されている。なお、アウタケース１０とインナシャフト２０とにより液密的に区画される空間内には、所定の充填率で潤滑油が充填されている。

メインクラッチ３０は、アウタケース１０とインナシャフト２０との間でトルクを伝達する。このメインクラッチ３０は、鉄系材料により形成された湿式多板式の摩擦クラッチである。メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の円筒部内周面とインナシャフト２０の外周面との径方向間に配置されている。また、メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の底部とリヤハウジング１２の車両前方端面との軸方向間に配置されている。

このメインクラッチ３０は、複数のインナメインクラッチ板３１と、複数のアウタメインクラッチ板３２とを有し、これらが軸方向に交互に配置されて構成されている。インナメインクラッチ板３１は、内周側に雌スプライン３１ａ（本発明の「スプライン部」に相当する）が形成されており、インナシャフト２０の雄スプライン２０ａにスプライン嵌合している。アウタメインクラッチ板３２は、外周側に雄スプライン３２ａ（本発明の「スプライン部」に相当する）が形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａにスプライン嵌合している。

メインクラッチ３０は、上述のように、インナメインクラッチ板３１の雌スプライン３１ａ、およびアウタメインクラッチ板３２の雄スプライン３２ａからなるスプライン部３１ａ，３２ａを有する。これにより、インナメインクラッチ板３１は、インナシャフト２０との相対回転を規制され、且つ軸方向移動を許容されている。同様に、アウタメインクラッチ板３２は、アウタケース１０との相対回転を規制され、且つ軸方向移動を許容されている。また、スプライン部３１ａ，３２ａは、それぞれスプライン嵌合する相手部材に対して所定のバックラッシ（回転方向の隙間）が設けられている。

電磁クラッチ装置４０は、制御信号に応じた磁力によりアーマチュア４３を引き寄せることでパイロットクラッチ４４を係合させ、アウタケース１０のトルクをカム機構５０の支持側カム部材５１に伝達可能とする。また、制御信号とは、電磁コイル４２に印加される電圧、または供給される電流に相当する。この電磁クラッチ装置４０は、ヨーク４１と、電磁コイル４２と、アーマチュア４３と、パイロットクラッチ４４とにより構成されている。

ヨーク４１は、環状に形成されており、リヤハウジング１２に対して相対回転可能となるように隙間を介してリヤハウジング１２の環状溝に収容されている。ヨーク４１は、ホールカバーに固定されるとともに、内周側をリヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。電磁コイル４２は、巻線を巻回することにより円環状に形成され、ヨーク４１に固定されている。

アーマチュア４３は、鉄系材料により形成されている。外周側に雄スプラインを備える円環状に形成されている。このアーマチュア４３は、メインクラッチ３０とリヤハウジング１２との軸方向間に配置されている。そして、アーマチュア４３の雄スプラインが、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａにスプライン嵌合されている。アーマチュア４３は、電磁コイル４２に電流が供給されると、電流値に応じた磁力によりヨーク４１側に引き寄せられる。

パイロットクラッチ４４は、アウタケース１０と支持側カム部材５１との間でトルクを伝達する。このパイロットクラッチ４４は、鉄系材料により形成されている。パイロットクラッチ４４は、フロントハウジング１１の円筒部内周面と支持側カム部材５１の外周面との径方向間に配置されている。さらに、パイロットクラッチ４４は、アーマチュア４３とリヤハウジング１２の車両前方端面との間に配置されている。

このパイロットクラッチ４４は、インナパイロットクラッチ板４４ａと、複数のアウタパイロットクラッチ板４４ｂとを有し、これらが軸方向に交互に配置されて構成されている。インナパイロットクラッチ板４４ａは、内周側に雌スプラインが形成されており、支持側カム部材５１の雄スプラインにスプライン嵌合されている。アウタパイロットクラッチ板４４ｂは、外周側に雄スプラインが形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａにスプライン嵌合されている。

そして、電磁クラッチ装置４０に制御信号が入力されて電磁コイル４２が通電すると、ヨーク４１、リヤハウジング１２の外周側、パイロットクラッチ４４の外周側、アーマチュア４３、パイロットクラッチ４４の内周側、リヤハウジング１２の内周側、ヨーク４１を通過する磁気回路が形成される。そうすると、アーマチュア４３がヨーク４１側に引き寄せられて、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとが摩擦係合する。そして、アウタケース１０のトルクが支持側カム部材５１に伝達される。

一方で、電磁クラッチ装置４０に制御信号が入力されずに電磁コイル４２への電力供給を遮断すると、アーマチュア４３に対する磁気的な吸引力がなくなる。これにより、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとの摩擦係合が解除され、パイロットクラッチ４４が非係合状態となる。

カム機構５０は、メインクラッチ３０とパイロットクラッチ４４との間に設けられ、パイロットクラッチ４４を介して伝達されるアウタケース１０の回転とインナシャフト２０の回転との回転差に基づくトルクを軸方向の押付力に変換する。そして、カム機構５０は、支持側カム部材５１に対して移動側カム部材５２を軸方向に移動させることにより、変換した押付力をもってメインクラッチ３０を押圧する。このカム機構５０は、支持側カム部材５１と、移動側カム部材５２と、カムフォロア５３とから構成されている。

支持側カム部材５１は、円環状に形成され、インナシャフト２０の外周面に対して隙間を介して設けられている。また、支持側カム部材５１は、リヤハウジング１２の車両前方端面に設けられたスラスト軸受６０により、シム６１を介して支持されている。このような構成により、支持側カム部材５１は、インナシャフト２０およびリヤハウジング１２に対して相対回転可能であり、軸方向移動を規制されている。また、支持側カム部材５１は、外周側に雄スプラインを形成されている。この支持側カム部材５１の雄スプラインは、インナパイロットクラッチ板４４ａの雌スプラインにスプライン嵌合している。さらに、支持側カム部材５１の車両前方端面には、複数のカム溝が形成されている。

移動側カム部材５２は、大部分を鉄系材料により円環状に形成され、支持側カム部材５１の車両前方側に配置されている。移動側カム部材５２は、内周側に雌スプライン５２ａを形成されている。この移動側カム部材５２の雌スプラインは、インナシャフト２０の雄スプライン２０ａにスプライン嵌合している。従って、移動側カム部材５２は、インナシャフト２０に対する相対回転を規制され、軸方向移動を許容されている。さらに、移動側カム部材５２の車両後方端面には、支持側カム部材５１のカム溝に対して軸方向に対向するように、複数のカム溝が形成されている。

また、移動側カム部材５２の車両前方端面は、メインクラッチ３０うち最も車両後方に配置されるインナメインクラッチ板３１に当接し得る状態となっている。但し、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２に位相差がない中立状態において、メインクラッチ３０における上記のインナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２との間には、所定量のクリアランスＣｌが設けられている。そして、移動側カム部材５２は、中立状態からクリアランスＣｌを超えて車両前方に移動すると、インナメインクラッチ板３１と当接してインナメインクラッチ板３１を車両前方へ押し付ける構成となっている。

カムフォロア５３は、ボール状からなり、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２の互いに対向するカム溝に介在している。つまり、カムフォロア５３およびそれぞれのカム溝の作用により、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２に位相差（ねじれ角度）が生じた際には、移動側カム部材５２が支持側カム部材５１に対して軸方向に離間する方向（車両前方）へ移動する。支持側カム部材５１に対する移動側カム部材５２の軸方向離間量は、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２との位相差が大きいほど大きくなる。

（駆動力伝達装置の基本的な動作）
次に、上述した構成からなる駆動力伝達装置１の基本的な動作について説明する。先ず、初期状態として、電磁クラッチ装置４０の電磁コイル４２に電流が供給されていない状態とする。この場合、パイロットクラッチ４４が係合していないため、アウタケース１０と支持側カム部材５１とは相対回転可能な状態となる。また、移動側カム部材５２は、インナシャフト２０とスプライン嵌合しているため、インナシャフト２０と共に回転する。このとき、移動側カム部材５２は、弾性部材または潤滑油の遠心油圧などによって車両後方に付勢された状態となっている。

ここで、支持側カム部材５１は、カムフォロア５３を介して移動側カム部材５２のみにより回転規制されているため、移動側カム部材５２の回転に伴って回転する。そのため、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２とは位相差を生じない。そのため、カムフォロア５３は、支持側カム部材５１および移動側カム部材５２における各カム溝の最深部に位置することになる。従って、移動側カム部材５２は、支持側カム部材５１に最接近した位置、即ちメインクラッチ３０から最も遠い位置に位置している。

このように、カム機構５０が支持側カム部材５１と移動側カム部材５２に位相差がない中立状態にある場合に、移動側カム部材５２は、車両後方側に位置するため、メインクラッチ３０に対して押付力を発生しない。つまり、メインクラッチ３０の係合が確実に解除されている切断状態となる。また、インナメインクラッチ板３１の一端と移動側カム部材５２とは所定のクリアランスＣｌだけ離間している。

続いて、アウタケース１０とインナシャフト２０との間に回転差を生じている状態とする。そして、電磁クラッチ装置４０に制御信号が入力されて電磁コイル４２に電流が供給されると、電磁コイル４２を基点としてヨーク４１、リヤハウジング１２、アーマチュア４３を循環するループ状の磁気回路が形成される。このような磁気回路が形成されることで、アーマチュア４３がヨーク４１側、即ち車両後方に向かって引き寄せられる。

その結果、アーマチュア４３は、パイロットクラッチ４４を押圧して、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとが摩擦係合する。そうすると、アウタケース１０のトルクが、パイロットクラッチ４４を介して支持側カム部材５１へ伝達されて、支持側カム部材５１が回転する。

ここで、移動側カム部材５２はインナシャフト２０とスプライン嵌合しているため、インナシャフト２０と共に回転する。従って、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２とに位相差が生じることになる。そうすると、カムフォロア５３およびそれぞれのカム溝の作用により、支持側カム部材５１に対して移動側カム部材５２が軸方向（車両前側）に移動する。これにより、移動側カム部材５２がメインクラッチ３０を車両前側へ押圧することになる。

その結果、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２とが相互に当接して摩擦係合状態となる。そうすると、アウタケース１０のトルクが、メインクラッチ３０の摩擦力に応じてインナシャフト２０に伝達される。この伝達トルクによって、アウタケース１０とインナシャフト２０との間の回転差が低減される。

なお、電磁クラッチ装置４０に入力する制御信号を適宜制御することで、電磁コイル４２に供給される電流値を変動して、メインクラッチ３０の摩擦係合力を制御できる。つまり、駆動力伝達装置１は、電磁クラッチ装置４０への制御信号により、駆動力伝達装置１の接続状態と切断状態の切り換え、および接続状態における駆動力の配分を制御可能な構成となっている。

（伝達トルク推定装置７０によるモデリング）
続いて、伝達トルク推定装置７０による駆動力伝達装置１を構成する各部材のモデリングについて説明する。これにより、駆動力伝達装置１は、図２のような概念的なモデルとして示される。そして、伝達トルク推定装置７０は、下記の式（１）〜（５）に対応する第一モデル〜第五モデルに基づいて、制御信号に対してアウタケース１０とインナシャフト２０との間で伝達可能なトルクを推定する。

第一モデルは、アウタケース１０の回転方向の運動方程式をモデリングされたものであって、式（１）により示される。式（１）の左辺は、トルクを入力されるアウタケース１０の慣性モーメントＩ_ｉｎと、角速度ω_ｉｎの微分値との積で示されるアウタケース１０の角運動量である。この角運動量は、式（１）の右辺で示すように、アウタケース１０への入力トルクＴ_ｉｎと、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓと、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃと、オイルの空転摩擦トルクＴ_ｄとの和に相当する。

より詳細には、アウタケース１０への入力トルクＴ_ｉｎは、プロペラシャフトを介して入力されるエンジンの回転駆動力である。また、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓは、メインクラッチ３０におけるスプライン部３１ａ，３２ａと、これにスプライン嵌合する相手部材との間で伝達されるトルクである。よって、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓは、アウタケース１０に係る第一モデル、およびアウタメインクラッチ板３２に係る第三モデルに含まれる。

また、このスプライントルクＴ_ｍ，ｓには、スプライン部３１ａ，３２ａと、相手部材との回転方向のバックラッシをそれぞれ含むようにモデリングされている。つまり、実際にはスプライン部３１ａ，３２ａのそれぞれが相手部材に対してバックラッシを設けられているところ、インナメインクラッチ板３１に対してアウタメインクラッチ板３２が回転方向に相対移動するものとして、それぞれのバックラッシをアウタケース１０とアウタメインクラッチ板３２との間のみに発生するものとしてモデリングをしている。

また、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃは、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとの間で伝達可能なトルクをモデリングしたパイロットクラッチ４４の摩擦モデルである。即ち、摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃは、電磁クラッチ装置４０に入力されている制御信号、並びに、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとの相対的な角速度差に応じて変化する摩擦係数に対してパイロットクラッチ４４がカム機構５０の支持側カム部材５１に伝達可能なトルクを示している。よって、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃは、アウタケース１０に係る第一モデル、および支持側カム部材５１とインナパイロットクラッチ板４４ａに係る第二モデルに含まれる。

オイルの空転摩擦トルクＴ_ｄは、アウタケース１０とインナシャフト２０とにより液密的に区画される空間内に充填された潤滑油の粘性などに起因し、両部材１０，２０の回転差に応じてアウタケース１０側からインナシャフト２０へと潤滑油を介して伝達されるトルクである。よって、オイルの空転摩擦トルクＴ_ｄは、アウタケース１０に係る第一モデル、およびインナシャフト２０に係る第四モデルに含まれる。

第二モデルは、支持側カム部材５１とインナパイロットクラッチ板４４ａを一体とした回転方向の運動方程式をモデリングされたものであって、式（２）により示される。式（２）の左辺は、支持側カム部材５１とインナパイロットクラッチ板４４ａの慣性モーメントＩ_ｐと、角速度ω_ｐの微分値との積で示されるこれらの角運動量である。この角運動量は、式（２）の右辺で示すように、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃと、支持側カム部材５１のカムトルクＴ_Ｎｐと、支持側カム部材５１の荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｐとの和に相当する。

より詳細には、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃは、上述のように、第一モデルにも含まれるパイロットクラッチ４４の摩擦モデルである。支持側カム部材５１のカムトルクＴ_Ｎｐは、カム機構５０の有効半径と支持側カム部材５１の内部力Ｎ_ｐにより定義されるカム機構５０の動作特性に基づいてモデリングされたものである。ここで、カム機構５０の有効半径とは、カム機構５０の回転軸からカムフォロア５３とカム溝の接触位置までの径方向距離に相当する。つまり、支持側カム部材５１のカムトルクＴ_Ｎｐは、支持側カム部材５１がカム溝からカムフォロア５３に付与するトルクに相当する。

支持側カム部材５１の荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｐは、支持側カム部材５１とカムフォロア５３との接触により発生するトルクである。つまり、この荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｐは、支持側カム部材５１のカム溝に対するカムフォロア５３の滑りによる摩擦の回転方向成分に相当し、カム機構５０の有効半径、支持側カム部材５１のカム溝の勾配（カムの傾斜角）などによって定義されるカム機構５０の特性に基づいてモデリングされたものである。

第三モデルは、アウタメインクラッチ板３２の回転方向の運動方程式をモデリングされたものであって、式（３）により示される。式（３）の左辺は、アウタメインクラッチ板３２の慣性モーメントＩ_ｍと、角速度ω_ｍの微分値との積で示される角運動量である。この角運動量は、式（３）の右辺で示すように、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓと、メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃとの和に相当する。

より詳細には、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓは、上述のように、第一モデルにも含まれ、スプライン部３１ａ，３２ａと相手部材との間で伝達されるトルクである。メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２との間で伝達可能なトルクをモデリングしたメインクラッチ３０の摩擦モデルである。即ち、摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、カム機構５０の移動側カム部材５２により押付力を付与されたメインクラッチ３０におけるアウタメインクラッチ板３２がインナシャフト２０に伝達可能なトルクを示している。

よって、メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、アウタメインクラッチ板３２に係る第三モデル、およびインナシャフト２０に係る第四モデルに含まれる。また、本実施形態において、メインクラッチ３０の摩擦モデルは、メインクラッチ３０に付与される押付力に対するメインクラッチ３０の軸方向の変形量を示す剛性モデルを含んでいる。

第四モデルは、インナシャフト２０の回転方向の運動方程式をモデリングされたものであって、式（４）により示される。式（４）の左辺は、トルクを出力する出力部材（インナシャフト２０、インナメインクラッチ板３１、移動側カム部材５２）の慣性モーメントＩ_ｏｕｔと、角速度ω_ｏｕｔの微分値との積で示される角運動量である。この角運動量は、式（４）の右辺で示すように、インナシャフト２０の出力トルクＴ_ｏｕｔと、メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃと、移動側カム部材５２のカムトルクＴ_Ｎｍと、移動側カム部材５２の荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｍと、オイルの空転摩擦トルクＴ_ｄとの和に相当する。

より詳細には、インナシャフト２０の出力トルクＴ_ｏｕｔは、駆動力伝達装置１が補助駆動輪としてのリヤディファレンシャルに出力するトルクである。メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、上述のように、第三モデルにも含まれるメインクラッチ３０の摩擦モデルである。移動側カム部材５２のカムトルクＴ_Ｎｍは、カム機構５０の有効半径と移動側カム部材５２の内部力Ｎ_ｐにより定義されるカム機構５０の動作特性に基づいてモデリングされたものである。つまり、移動側カム部材５２のカムトルクＴ_Ｎｍは、移動側カム部材５２のカム溝がカムフォロア５３から付与されるトルクに相当する。

移動側カム部材５２の荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｍは、移動側カム部材５２とカムフォロア５３との接触により発生するトルクである。つまり、この荷重依存の摩擦トルクＴ_Ｆｆ，ｍは、移動側カム部材５２のカム溝に対するカムフォロア５３の滑りによる摩擦の回転方向成分に相当し、カム機構５０の有効半径、移動側カム部材５２のカム溝の勾配（カムの傾斜角）などによって定義されるカム機構５０の特性に基づいてモデリングされたものである。オイルの空転摩擦トルクＴ_ｄは、上述のように、第一モデルにも含まれる潤滑油を介して伝達されるトルクである。

第五モデルは、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２を一体とした軸方向の運動方程式をモデリングされたものであって、式（５）により示される。式（５）の左辺は、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２の質量ｍ_ｍと、軸方向位置ｙ_ｍの二階微分値との積で示される運動量である。この運動量は、式（５）の右辺で示すように、移動側カム部材５２の内部力Ｎ_ｍと、移動側カム部材５２の内部摩擦力Ｆ_ｆ，ｍと、インナメインクラッチ板３１の反力Ｆ_ｃと、スプライン部３１ａ，３２ａの荷重依存の摩擦力Ｆ_ｆ，ｓとの和に相当する。

より詳細には、移動側カム部材５２の内部力Ｎ_ｍは、支持側カム部材５１と移動側カム部材５２の位相差に対する移動側カム部材５２の移動量を示すカム動作モデル、およびカム機構５０の軸方向の粘弾性モデルを含むモデルにより表される。このカム動作モデルとは、例えば、カム機構５０におけるカム溝の半径や勾配などの要素によって定まるカム機構５０の動作特性をモデリングしたものである。

また、カム機構５０の粘弾性モデルとは、運動方程式におけるダンパーおよびバネに相当する粘弾性特性である。具体的には、粘弾性モデルは、カム機構５０の移動側カム部材５２が軸方向移動する際に、移動側カム部材５２に係る粘性抵抗係数ｃ_ｐと移動速度ｖ（ｙ_ｍの微分値）の積（ｃ_ｐｖ）と、バネ定数ｋ_ｐと変位量ｘ（ｙ_ｍ−ｙ_０：ｙ_０は初期位置）の積（ｋ_ｐｘ）との和により示される。

移動側カム部材５２の内部摩擦力Ｆ_ｆ，ｍは、移動側カム部材５２とカムフォロア５３との接触により発生する軸方向力である。つまり、この内部摩擦力Ｆ_ｆ，ｍは、移動側カム部材５２のカム溝に対するカムフォロア５３の滑りによる摩擦の軸方向成分に相当し、カム機構５０の有効半径、移動側カム部材５２のカム溝の勾配（カムの傾斜角）などによって定義されるカム機構５０の特性に基づいてモデリングされたものである。

インナメインクラッチ板３１の反力Ｆ_ｃは、メインクラッチ３０の粘弾性モデルを含むモデルにより表される。メインクラッチ３０の粘弾性モデルは、メインクラッチ３０のインナメインクラッチ板３１が軸方向移動する際に、インナメインクラッチ板３１に係る粘性抵抗係数ｃ_ｉと移動速度ｖ（ｙ_ｍの微分値）の積（ｃ_ｉｖ）と、バネ定数ｋ_ｉと変位量ｘ（ｙ_ｍ−ｙ_０：ｙ_０は初期位置）の積（ｋ_ｉｘ）との和により示される。また、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２が一体的に軸方向移動するものとして、各粘弾性モデルでは、粘性抵抗係数、バネ定数がそれぞれ等しいものとしてもよい（ｃ_ｐ＝ｃ_ｉ，ｋ_ｐ＝ｋ_ｉ）。

スプライン部３１ａ，３２ａの荷重依存の摩擦力Ｆ_ｆ，ｓは、メインクラッチ３０における各スプライン部３１ａ，３２ａと相手部材（アウタケース１０の雌スプライン１１ａ、インナシャフト２０の雄スプライン２０ａ）との軸方向の摩擦モデルを含む。また、本実施形態では、この荷重依存の摩擦力Ｆ_ｆ，ｓに、移動側カム部材５２に形成された雌スプラインとインナシャフト２０の雄スプライン２０ａの軸方向の摩擦モデルが含まれている。

（各クラッチ３０，４４の摩擦モデルの詳細）
ここで、メインクラッチ３０およびパイロットクラッチ４４の摩擦モデルについて、より詳細に説明する。上述したように、メインクラッチ３０の摩擦モデルである摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは第三モデルおよび第四モデルに含まれ、パイロットクラッチ４４の摩擦モデルである摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃは第一モデルおよび第二モデルに含まれる。ここで、パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃおよびメインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、下記の式（６）（７）によりそれぞれ示される。

つまり、各摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃ，Ｔ_ｆ，ｍｃは、それぞれの摩擦係数μ_ｐ，μ_ｍと、平均半径Ｒ_ｐ，Ｒ_ｍと、クラッチ板の数量ｎ_ｐ，ｎ_ｍと、押付力Ｆ_ｎ，ｐ，Ｆ_ｎ，ｍとの積に相当する。より詳細には、パイロットクラッチ４４の摩擦係数μ_ｐおよびメインクラッチ３０の摩擦係数μ_ｍは、それぞれのインナクラッチ板とアウタクラッチ板との間の摩擦係数である。この摩擦係数μ_ｐ，μ_ｍは、例えば、移動速度（相対的な角速度差）と摩擦係数の関係を示し、且つ静摩擦から動摩擦へ移行する過渡状態や動摩擦から静摩擦へ移行する過渡状態を表現できるＬｕＧｒｅモデルにより定義するようにしてもよい。平均半径Ｒ_ｐ，Ｒ_ｍは摩擦係合するクラッチ板の摩擦面における半径である。クラッチ板の数量ｎ_ｐ，ｎ_ｍは、インナクラッチ板とアウタクラッチ板の総数である。

パイロットクラッチ４４の摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃにおける押付力Ｆ_ｎ，ｐは、電磁クラッチ装置４０に入力されている制御信号に応じて変動するモデルとしている。つまり、パイロットクラッチ４４に係る押付力Ｆ_ｎ，ｐは、インナパイロットクラッチ板４４ａに対するアウタパイロットクラッチ板４４ｂの軸方向位置によらず、即ち、各クラッチ板４４ａ，４４ｂの軸方向位置を一定であるものとみなして、制御信号に依存するようにモデリングされている。

一方で、メインクラッチ３０の摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃにおける押付力Ｆ_ｎ，ｍは、メインクラッチ３０がカム動作特性に影響されるため、インナメインクラッチ板３１に対するアウタメインクラッチ板３２の軸方向の移動量を勘案してモデリングされている。より具体的には、メインクラッチ３０に係る押付力Ｆ_ｎ，ｍは、上記の移動量に応じた軸方向の非線形の粘弾性モデルを含むモデルにより示される。

この粘弾性モデルは、第五モデルに含まれるメインクラッチ３０の非線形の粘弾性モデルであって、上述したように、インナメインクラッチ板３１に係る粘性抵抗係数ｃ_ｉとインナメインクラッチ板３１の軸方向の押付量（移動量）によって変化するバネ定数ｋ_ｉとを用いて表される。さらに、この粘弾性モデルでは、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２の軸方向位置ｙ_ｍが変数として入力されるが、この軸方向位置ｙ_ｍの初期位置ｙ_０にクリアランスＣｌが含まれている。つまり、移動側カム部材５２がクリアランスＣｌを超えて軸方向に移動し、インナメインクラッチ板３１に当接する軸方向位置を初期位置ｙ_０に設定している。このように、メインクラッチ３０の摩擦モデルである摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃは、クリアランスＣｌを含むようにモデリングされている。

（角度差に対する伝達トルクの推定）
伝達トルク推定装置７０は、上述のような駆動力伝達装置１のモデリングを行い、伝達可能なトルクを推定する。ここで、それぞれのモデリングによって推定される伝達トルクの変化を図３〜図８を参照して説明する。なお、図３〜図７では、電磁クラッチ装置４０に所定の制御信号（電流）が入力されているものとし、この状態でアウタケース１０に対してインナシャフト２０を相対回転させた場合に、両部材１０，２０の角度差に対する伝達トルクの推定値を示している。

先ず、従来モデルにカム機構５０のカム動作モデルを追加すると、図３に示すようなグラフを得られる。ここで、従来モデルとは、アウタケース１０に対するインナシャフト２０の相対速度と、押付力とに基づいて伝達トルクを推定するモデルである。より詳細には、従来モデルは、先ず、アウタケース１０に対するインナシャフト２０の相対速度を、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２の滑り速度として、当該滑り速度に対応する摩擦係数を算出する。さらに、電流値に対して一定の押付力が各クラッチ板に付加されているものとして、摩擦係数と押付力とに基づいて伝達トルクを推定する。

このような従来モデルに対して、第五モデルに含まれるカム機構５０のカム動作モデルが追加されると、支持側カム部材５１に対して移動側カム部材５２の回転方向が反転した際の伝達トルクの変化が追加される。つまり、回転方向が逆転すると、カム機構５０の中立状態を経由するため、押付力の減少と増加に伴って伝達トルクが変動することになる。

次に、メインクラッチ３０のインナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２との間に設けられたクリアランスＣｌなどの機械的な軸方向ガタ（第五モデルに含まれる）を追加すると、図４に示すようなグラフを得られる。カム機構５０の中立状態から移動側カム部材５２がクリアランスＣｌを超えて移動するまでは、インナメインクラッチ板３１に押付力が付加されない。これにより、インナメインクラッチ板３１に移動側カム部材５２が当接するまでの時間差の分だけ伝達トルクが０となる期間が発生することになる。

続いて、第五モデルに含まれるスプライン部３１ａ，３２ａの軸方向の摩擦モデルを追加すると、図５に示すようなグラフを得られる。メインクラッチ３０のスプライン部３１ａ，３２ａに軸方向の摩擦力が発生すると、カム機構５０による押付力がその分だけ減少することになる。そのため、伝達トルクの最大値および最小値の絶対値が減少する。

さらに、第三モデルおよび第四モデルに含まれるメインクラッチ３０の可変の剛性モデルを追加すると、図６に示すようなグラフを得られる。従来のように、メインクラッチ３０が剛体であるものと仮定すると、各クラッチ板３１，３２の軸方向位置の変化に対して伝達トルクが即時に連動するような結果となる。これに対して、メインクラッチ３０の剛性を勘案すると、伝達トルクは、実測値と同様に、曲線上を移動するように変化する。

また、第一モデルおよび第三モデルに含まれるスプライン部３１ａ，３２ａの軸方向のバックラッシを追加すると、図７に示すようなグラフを得られる。アウタケース１０に対するインナシャフト２０の回転方向が反転した際には、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２が係合状態にあっても、バックラッシ分だけトルクが伝達されない。これにより、スプライン部３１ａ，３２ａの軸方向のバックラッシが詰められるまでの時間差の分だけ伝達トルクがほぼ０となる期間が発生することになる。

ここで、電磁クラッチ装置４０に所定の制御信号（電流）を入力した状態で、アウタケース１０に対してインナシャフト２０を相対回転させると、図８に示すように、両部材１０，２０の間における伝達トルクが測定される。これから明らかなように、本実施形態の伝達トルク推定装置７０のモデリングにより得られた伝達トルクの推定値（図７）と、実測値（図８）とが近似していることが分かる。

（制御信号に対する伝達トルクの推定）
次に、伝達トルク推定装置７０のモデリングを用いた制御信号（電流）に対する伝達トルクの推定について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、図９〜図１１では、電磁クラッチ装置４０に入力する制御信号を変化させた場合に、アウタケース１０とインナシャフト２０との間で伝達可能なトルクの推定値を示している。

先ず、従来モデルに電流に対する駆動力伝達装置１のトルク特性（第一モデル〜第四モデル）を追加すると、図９に示すようなグラフを得られる。ここで、従来モデルとは、電流値からメインクラッチ３０に付与される押付力が一次直線的に変化するものとし、この押付力の増減に伴って伝達トルクも一次直線的に変化するものとしたモデルである。

また、上記のトルク特性とは、駆動力伝達装置１の各部材の回転方向の運動方程式をモデリングした第一モデル〜第四モデルに相当する。そして、従来モデルに対してこのトルク特性が追加されると、電流値の変化に対して伝達トルクが追従するように変化する。そのため、伝達トルクは、一次直線的な変化とはならず、図９に示すような曲線状となる。

次に、電磁クラッチ装置４０における電磁ヒステリシス特性（電流ヒステリシス特性）を追加すると、図１０に示すようなグラフを得られる。この電磁ヒステリシス特性は、電磁クラッチ装置４０により磁気回路が形成されることにより、電磁クラッチ装置４０および周辺部材に残留する磁気の影響によるものである。例えば、電流値を減少させた場合には、残留磁気の影響により伝達トルクの低下が遅れ、電流値を増加させた場合と比較して伝達トルクが高くなる。

続いて、駆動力伝達装置１における機械ヒステリシス特性（第五モデル）を追加すると、図１１に示すようなグラフを得られる。この機械ヒステリシスは、第五モデルに示されるように、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２のように軸方向の動作の影響によるものである。特に、スプライン部３１ａ，３２ａの荷重依存の摩擦力Ｆ_ｆ，ｓによる影響が大きい。そして、図１０と図１１との比較から明らかなように、この機械ヒステリシスによって、電流値を減少させた場合と増加させた場合における伝達トルクの差が大きくなる。

（実施形態の構成による効果）
上述した伝達トルク推定装置７０によると、第一モデル〜第五モデルにより駆動力伝達装置１を構成する各部材の回転方向および軸方向の運動を効率的に表すことが可能となる。特に、第二モデルでは支持側カム部材５１とインナパイロットクラッチ板４４ａを一体としてモデリングし、第五モデルではインナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２を一体としてモデリングするものとした。これにより、伝達トルク推定装置７０は、駆動力伝達装置１におけるカム機構５０の特有な動作などを勘案し、高精度に伝達トルクを推定することができる。よって、推定した伝達トルクの特性を反映して、駆動力伝達装置１の制御や設計をより好適に行うことができる。

また、第一モデルおよび第二モデルに含まれるパイロットクラッチ４４の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃ）は、各クラッチ板４４ａ，４４ｂの相対的な角速度差に応じた摩擦係数μ_ｐと、パイロットクラッチ４４に付与される押付力Ｆ_ｎ，ｐと、の積を含むようにモデリングされている。つまり、パイロットクラッチ４４の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｐｃ）は、各クラッチ板４４ａ，４４ｂの軸方向移動によらず、制御信号に応じて摩擦力が変動するものとした。これにより、パイロットクラッチ４４のトルク特性をより効率的にモデリングして、より高精度に伝達可能なトルクを推定することができる。

一方で、第三モデルおよび第四モデルに含まれるメインクラッチ３０の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃ）は、各クラッチ板３１，３２の相対的な角速度差に応じた摩擦係数μ_ｍと、メインクラッチ３０に付与される押付力Ｆ_ｎ，ｍと、の積を含むようにモデリングされている。つまり、メインクラッチ３０の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃ）は、各クラッチ板３１，３２の軸方向移動を勘案し、その移動量に応じた軸方向の粘弾性モデルを含むものとした。これにより、メインクラッチ３０のトルク特性をより効率的にモデリングして、より高精度な伝達トルクの推定を可能としている。

また、インナメインクラッチ板３１および移動側カム部材５２の軸方向の運動方程式をモデリングした第五モデルは、各スプライン部３１ａ，３２ａの荷重依存の摩擦力Ｆ_ｆ，ｓにおいて、相手部材との軸方向の摩擦モデルをそれぞれ含むものとした。このように、伝達トルクに影響するスプライン部３１ａ，３２ａにおける軸方向摩擦を勘案し、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２の軸方向摩擦に集約してモデリングしている。これにより、メインクラッチ３０に作用する各スプライン部３１ａ，３２ａの軸方向摩擦を効率的にモデリングし、高精度な伝達トルクの推定が可能となる。

アウタケース１０およびアウタメインクラッチ板３２の回転方向の運動方程式をモデリングした第一モデルおよび第三モデルは、メインクラッチ３０のスプライントルクＴ_ｍ，ｓにスプライン部３１ａ，３２ａにおけるバックラッシを含むものとした。このように、バックラッシによる伝達トルクへの影響を勘案し、スプライン部３１ａ，３２ａにおけるバックラッシをアウタケース１０とアウタメインクラッチ板３２との間のみに発生するものとしてモデリングしている。これにより、効率的にバックラッシを含むモデリングを可能とし、推定される伝達トルクの高精度化を図ることができる。

第三モデルと第四モデルに含まれるメインクラッチ３０の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃ）、および第五モデルは、インナメインクラッチ板３１と移動側カム部材５２との間に設けられたクリアランスＣｌを含むようにモデリングされるものとした。これにより、クリアランスＣｌの影響によりトルクが伝達されない期間を勘案したモデリングが可能となり、推定される伝達トルクの高精度化を図ることができる。

さらに、第三モデルおよび第四モデルに含まれるメインクラッチ３０の摩擦モデル（摩擦トルクＴ_ｆ，ｍｃ）は、メインクラッチ３０の軸方向の変形量を示す剛性モデルを含むものとした。これにより、メインクラッチ３０の剛性の影響によって、押付力に対して曲線的な変化をする伝達トルクを高精度に推定することができる。

＜実施形態の変形態様＞
実施形態において、メインクラッチ３０の摩擦モデル（Ｔ_ｆ，ｍｃ）およびパイロットクラッチ４４の摩擦モデル（Ｔ_ｆ，ｐｃ）は摩擦係数μ_ｐ，μ_ｍを含み、この摩擦係数μ_ｐ，μ_ｍは、移動速度と摩擦係数の関係を示すＬｕＧｒｅモデルにより定義されるものとした。これに対して、摩擦係数μ_ｐ，μ_ｍは、より簡単なモデルとして、予め定められている動摩擦係数および静摩擦係数の２値を移動速度に応じて設定してもよい。

実施形態において、駆動力伝達装置１は、車両の二輪駆動と四輪駆動を切り換える装置として適用されるものとした。これに対して、駆動力伝達装置が２種類のクラッチとこれらに介在するカム機構を備える構成であれば、伝達トルク推定装置によるモデリングの対象とすることができる。また、伝達トルク推定装置によるモデリングを車両のドライブラインのモデルに適用してもよい。これにより、車両のパワートレーンの設計の最適化などに利用することが可能となる。

１：駆動力伝達装置、 １０：アウタケース（外側回転部材）、 １１ａ：雌スプライン、 ２０：インナシャフト（内側回転部材）、 ２０ａ：雄スプライン、 ３０：メインクラッチ、 ３１：インナメインクラッチ板、 ３１ａ：雌スプライン（スプライン部）、 ３２：アウタメインクラッチ板、 ３２ａ：雄スプライン（スプライン部）、 ４０：電磁クラッチ装置、 ４３：アーマチュア、 ４４：パイロットクラッチ、 ４４ａ：インナパイロットクラッチ板、 ４４ｂ：アウタパイロットクラッチ板、 ５０：カム機構、 ５１：支持側カム部材、 ５２：移動側カム部材、 ７０：トルク推定装置、 Ｃｌ：クリアランス

Claims (8)

1. 円筒形状の外側回転部材と、
   前記外側回転部材内に相対回転可能に同軸上に配置された内側回転部材と、
   前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、
   制御信号に応じた磁力によりアーマチュアを引き寄せることで前記外側回転部材のトルクを伝達可能なパイロットクラッチを有する電磁クラッチ装置と、
   前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ、前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材の回転と前記内側回転部材の回転との回転差を軸方向の押付力に変換して、支持側カム部材に対して移動側カム部材を軸方向移動させることにより前記メインクラッチを押圧するカム機構と、を備える駆動力伝達装置の伝達トルク推定装置であって、
   前記メインクラッチは、前記内側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたインナメインクラッチ板と、前記外側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたアウタメインクラッチ板と、により構成され、
   前記パイロットクラッチは、前記支持側カム部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたインナパイロットクラッチ板と、前記外側回転部材との相対回転を規制され且つ軸方向移動を許容されたアウタパイロットクラッチ板と、により構成され、
   前記伝達トルク推定装置は、
   前記パイロットクラッチの摩擦モデルを含み、前記外側回転部材の回転方向の運動方程式をモデリングされた第一モデルと、
   前記パイロットクラッチの摩擦モデルを含み、前記支持側カム部材と前記インナパイロットクラッチ板を一体とした回転方向の運動方程式をモデリングされた第二モデルと、
   前記メインクラッチの摩擦モデルを含み、前記アウタメインクラッチ板の回転方向の運動方程式をモデリングされた第三モデルと、
   前記メインクラッチの摩擦モデルを含み、前記内側回転部材の回転方向の運動方程式をモデリングされた第四モデルと、
   前記支持側カム部材と前記移動側カム部材の位相差に対する前記移動側カム部材の移動量を示すカム動作モデル、および前記メインクラッチと前記カム機構の軸方向の粘弾性モデルを含み、前記インナメインクラッチ板と前記移動側カム部材を一体とした軸方向の運動方程式をモデリングされた第五モデルと、
   に基づいて、前記制御信号に対して前記外側回転部材と前記内側回転部材との間で伝達可能なトルクを推定する伝達トルク推定装置。
2. 前記パイロットクラッチの摩擦モデルは、前記インナパイロットクラッチ板と前記アウタパイロットクラッチ板との相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、前記制御信号に応じた磁力により前記パイロットクラッチに付与される押付力と、の積を含み、
   前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記インナメインクラッチ板と前記アウタメインクラッチ板との相対的な角速度差に応じた摩擦係数と、前記メインクラッチに付与される軸方向の押付力と、の積を含む、請求項１の伝達トルク推定装置。
3. 前記メインクラッチに付与される軸方向の押付力は、前記カム動作モデルと、前記メインクラッチにおける軸方向の粘弾性モデルと、を含むモデルにより示される、請求項２の伝達トルク推定装置。
4. 前記メインクラッチにおいて、前記アウタメインクラッチ板には前記外側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、前記インナメインクラッチ板には前記内側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、
   前記第五モデルは、前記メインクラッチにおける各前記スプライン部と相手部材との軸方向の摩擦モデルをそれぞれ含む、請求項１〜３の何れか一項の伝達トルク推定装置。
5. 前記メインクラッチにおいて、前記アウタメインクラッチ板には前記外側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、前記インナメインクラッチ板には前記内側回転部材とスプライン嵌合するスプライン部が形成され、
   前記第一モデルおよび前記第三モデルは、前記メインクラッチにおける前記スプライン部と相手部材との回転方向のバックラッシをそれぞれ含むようにモデリングされている、請求項１〜４の何れか一項の伝達トルク推定装置。
6. 前記支持側カム部材と前記移動側カム部材に位相差がない状態において、前記メインクラッチと前記移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられ、
   前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記クリアランスを含むようにモデリングされている、請求項１〜５の何れか一項の伝達トルク推定装置。
7. 前記支持側カム部材と前記移動側カム部材に位相差がない状態において、前記メインクラッチと前記移動側カム部材との間には所定量のクリアランスが設けられ、
   前記第五モデルは、前記クリアランスを含むようにモデリングされている、請求項１〜６の何れか一項の伝達トルク推定装置。
8. 前記メインクラッチの摩擦モデルは、前記メインクラッチの軸方向の変形量を示す剛性モデルを含む、請求項１〜７の何れかの伝達トルク推定装置。

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