JPH09328022A

JPH09328022A - 回転伝達装置の制御方法

Info

Publication number: JPH09328022A
Application number: JP15092996A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ito; 健一郎伊藤; Makoto Yasui; 誠安井; Shiro Goto; 司郎後藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】４輪駆動車の駆動経路上に組込み、駆動力の
伝達と制動時の駆動力の遮断とを行ない、急加速時のハ
ンチング現象の発生を防止できる制御方法。【解決手段】外輪２と入力軸４との対向面間に、楔形
空間を形成する円筒面６とカム面７を形成し、その間に
設けた保持器８のポケットにローラ１０を組込み、保持
器８に電磁クラッチ１４を連結し、保持器８と入力軸４
の間にスイッチバネ１３を取付けている。４駆走行状態
でＡＢＳ作動信号により電磁クラッチ１４のコイル１６
に通電が切れると、外輪２と入力軸４の結合が解かれ、
２駆走行状態となって動力循環の発生を防止する。電磁
クラッチ１４の制御は、前後車輪の回転数差に応じて電
流を制御すると共に、後輪回転数を微分演算し、その微
分値の大きさに応じて電流を制御することによって行な
い、これによってハンチング現象の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の駆動経路
上において、駆動力の伝達と遮断の切り換えに用いられ
る回転伝達装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の駆動経路上において駆動力の伝達
と遮断の切替に用いられる回転伝達装置として本出願人
は、図３乃至図８に示すような、ローラを係合子とした
２方向クラッチを提案している。

【０００３】この回転伝達装置１は、従動部材となる外
輪２の内部に軸受３を介して入力軸４が回転自在に収納
され、この入力軸４の端部にスプラインを介して入力用
リング５が取付けられている。

【０００４】上記外輪２の内径面に円筒面６が形成さ
れ、これに対応するよう入力軸４に設けた大径部の外径
面に所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面７が形成さ
れ、各カム面７は、外輪２の円筒面６との間で円周方向
の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。

【０００５】前記入力軸４の大径部に環状の保持器８が
外嵌挿入され、この保持器８には周方向にカム面７と同
じ数のポケット９が形成され、その各ポケット９に係合
子としてのローラ１０が組込まれている。ローラ１０
は、入力軸４の各カム面７に対してそれぞれ１個づつ組
込まれており、保持器８によって周方向に所定量移動す
ると、カム面７と円筒面６の間に係合し、外輪２と入力
軸４を一体化する。

【０００６】図５に示すように、保持器８と入力軸４の
両者には、周方向の一部に切り欠き１１、１２があり、
そこに弾性部材であるスイッチバネ１３をたわませて両
端をセットする。

【０００７】保持器８と入力軸４は、互いの切り欠き１
１、１２が合致しているときは、入力軸４のカム面７と
保持器８のポケット９及びローラ１０の位置関係は図４
の如く設計されており、ローラ１０と外輪２の間に隙間
ａが存在する。従って、スイッチバネ１３がセットされ
ていると、入力軸４と外輪２は係合されず、ニュートラ
ルスタンバイとなり、車両の通常走行時はこの状態が保
持される。

【０００８】図３に示すように、入力軸４と外輪２の間
に電磁クラッチ１４が組込まれている。この電磁クラッ
チ１４は、外輪２の端部から一部が外側に突出する固定
部１５にコイル１６を収納するフィールドコア１７を回
転不能に圧入し、このフィールドコア１７に回転可能と
なるよう外嵌するロータ１８は非磁性体のロータガイド
１９と回転不能に圧入されており、また、ロータガイド
１９はピン２０によって外輪２と回転止めがなされてい
る。

【０００９】従って、フィールドコア１７は固定部材で
あり、また、外輪２、ロータガイド１９、ロータ１８は
いかなるときも相対回転しないと共に、ロータ１８が外
輪２に固定された摩擦部材となる。

【００１０】前記ロータ１８と保持器８の端部間に配置
したアマチュア２１は、図７に示すように、内径部に設
けた突部２２が保持器８の切り欠き２３に係合し、保持
器８に対して回転不能で軸方向の移動は可能となってい
る。また、アマチュア２１とロータ１８の対向面間に隙
間ｂができるようにアマチュア２１の厚みが設定され、
アマチュア２１とロータ１８の相対回転は可能になって
いる。

【００１１】即ち、ロータ１８は外輪２とつながってお
り、アマチュア２１は保持器８、スイッチバネ１３を介
して入力軸４とつながっているため、外輪２と入力軸４
の相対回転が可能である。

【００１２】上記回転伝達装置１の外輪２には多板摩擦
クラッチ５１が連結されている。

【００１３】この多板摩擦クラッチ５１は、外輪２の端
部にボルトで固定したハウジング５２と入力軸４に外嵌
固定したインナーリング５３との間に、ハウジング５２
と回転方向に一体で軸方向に可動となるアウタープレー
ト５４と、インナーリング５３と回転方向に一体で軸方
向に可動となるインナープレート５５を順次交互に複数
枚を組込み、これらプレート群の一方端部に、プレート
群を軸方向に押圧して互に圧着させる皿バネ５６を縮設
した構造を有し、コイル１６に電流が流れていないと
き、入力軸４と外輪２はフリーで回転可能であるが多板
摩擦クラッチ５１のトルクは伝達されることになる。

【００１４】このトルク伝達は、エンジンブレーキなど
の緩やかな車輪速度の変化など、加速度が小さく、スリ
ップの判断ができずに従駆動輪にトルクの伝達ができな
い場合において、多板摩擦クラッチ５１のトルクが従駆
動輪に伝達され、車両の挙動を安定させることができる
という利点がある。

【００１５】上記回転伝達装置１は、図１０で示したよ
うに、ＦＲベースの４ＷＤ車のフロントデフ２４とトラ
ンスミッション及びトランスファー２５をつなぐフロン
トプロペラシャフト２６の間に組込む。なお４ＷＤ車は
ＡＢＳ付とし、入力軸４の入力用リング５を入力側に直
結し、外輪２を出力側に直結する。

【００１６】４ＷＤ車の通常走行時は電磁クラッチ１４
のコイル１６への通電がなく、ロータ１８とアマチュア
２１はフリーとなり、このため、スイッチバネ１３の付
与力により入力軸４と保持器８は互いの切り欠き１１、
１２が合致し、入力軸４のカム面７と保持器８のポケッ
ト９及びローラ１０の位置関係は図４に示したニュート
ラルスタンバイとなり、入力軸４と外輪２は相対回転が
可能となり、４ＷＤ車は２駆走行状態となる。但し、多
板摩擦クラッチ５１によって設定された空転抵抗を持っ
て外輪２と入力軸４は空転可能である。

【００１７】４ＷＤ車の４駆走行モード時には、電磁ク
ラッチ１４のコイル１６に電流が流れる。コイル１６に
電流が流れると、フィールドコア１７、ロータ１８、ア
マチュア２１の間に磁気回路が形成され、ロータ１８は
アマチュア２１を引きつけて一体となる。

【００１８】従って、外輪２、ロータガイド１９、ロー
タ１８、アマチュア２１、保持器８が一体となり、回転
不能となる。

【００１９】この状態で入力軸４と外輪２が相対回転し
ようとすると、保持器８の回転は外輪２に拘束されてい
るため、入力軸４の回転に対して位相がずれ、図８に示
すように、ローラ１０はカム面７と円筒面６間に係合す
る位相となり、入力軸４と外輪２はトルクの伝達が可能
な直結状態となり、車両は４駆走行となる。

【００２０】上記４駆走行時において、車両のＡＢＳ作
動時は電磁クラッチ１４のコイル１６に対して通電をオ
フする。

【００２１】コイル１６のリード線は固定部１５を通っ
て車内の制御装置に配線される。制御装置は例えば前後
輪の回転数すなわち回転伝達装置１の入出力回転数を回
転センサーで測定し、その差に応じて電磁クラッチ（コ
イル電流）をオン−オフ制御する。

【００２２】上記の作用を実際の走行において考える
と、車両が通常走行で前進または後退方向に直進してい
る間は前後輪が同速度であるため電磁クラッチ１４をオ
フにする。ローラ１０はニュートラル位置に保持される
ため、入力軸４から外輪２には多板摩擦クラッチ５１の
抵抗分だけ駆動力は前輪に分配される。

【００２３】一方、走行中後輪がスリップすると前輪
（出力側）に対して後輪（入力側）の回転が上回る。こ
の回転数差が設定値以上になると電磁クラッチ１４をオ
ンにする。ローラ１０が入力軸４と外輪２に係合し、入
力軸４と外輪２が一体化され、前輪にも駆動力が伝達さ
れ、４駆状態に切り換わる。

【００２４】また、車両が旋回中は前輪（出力側）の方
が後輪（入力側）よりも回転が上回るため、電磁クラッ
チ１４はオフにする。入力軸４と外輪２は空転し、多板
摩擦クラッチ５１の摩擦力は抵抗となるが、その抵抗力
はタイトコーナーブレーキング現象を起こさない程度に
小さく設定してあるため問題なくスムーズに旋回でき
る。

【００２５】また、雪道の様な低摩擦係数路面におい
て、急激にエンジンブレーキを効かせた場合、後輪がス
リップして急減速しようとするが、電磁クラッチ１４は
後輪回転が前輪回転を下回るためオフであるが、多板摩
擦クラッチ５１によって減速トルクを前輪側に分配する
ので、エンジンブレーキは４輪に作用し、後輪のスリッ
プを防止できる。

【００２６】また、ＡＢＳ装着車の場合、ＡＢＳ作動中
は電磁クラッチ１４をオフにすることにより、外輪２と
入力軸４は空転し、前後輪間のトルク循環が無く、従来
の２ＷＤ車と同様のＡＢＳ制御が容易に可能となる。

【００２７】尚、多板摩擦クラッチ５１の摩擦力は旋回
時のタイトコーナーブレーキングやＡＢＳ作動時の前後
輪間の拘束力に影響しない程度のトルクに設定してお
り、約３〜６ｋｇｍ程度にする。この程度のトルクがあ
れば、上記低摩擦係数路面でのエンジンブレーキ時の後
輪スリップは防止できる。

【００２８】図９は、多板摩擦クラッチ５１にビスカス
粘性クラッチを用いた回転伝達装置を示している。

【００２９】このビスカスクラッチは、ハウジング５２
に回転不能に嵌合された複数のアウタープレート５４と
インナーリング５３に回転不能に嵌合された複数のイン
ナープレート５５を交互に隙間リング５７、５８の介在
により適当な隙間を設けて重ねており、その隙間に高粘
性油を封入したものである。

【００３０】上記のように、この回転伝達装置はローラ
型２方向クラッチのカム面と保持器の周方向位相を、電
磁クラッチをオン−オフ制御し、かつ２方向クラッチと
並列に湿式多板またはビスカスクラッチを有するユニッ
トであり、ＦＲベース４ＷＤ車の前輪駆動系に装着す
る。これによって車両の加速時は直結４ＷＤ同等の駆動
性を得ることができ、旋回中はタイトコーナブレーキン
グ現象を防止し、なおかつ、エンジンブレーキトルクは
４輪に配分され、ＡＢＳ作動時は前後輪の拘束力を遮断
することによりＡＢＳ制御性を向上させるものである。

【００３１】ところで、上記回転伝達装置の電磁クラッ
チをオン−オフする制御は、図１１のフローチャートに
示す方法が採用されている。

【００３２】この制御方法は、電磁クラッチ制御スター
トを入力（１１０）すると、センサーで測定したフロン
ト回転数とリヤ回転数及びＡＢＳ作動信号の読み込みを
行ない（１２０）、この読み込みを信号処理（１３０）
した後、ＡＢＳ作動の有無を判定する（１４０）。

【００３３】ここで、ＡＢＳの不作動を判定すると、フ
ロント回転数とリヤ回転数の回転数差を比較し（１５
０）、次に前後回転数差と設定値を比較し（１６０）、
後輪側回転数が前輪側回転数をその設定値より上回った
場合にのみ電磁クラッチをオン（１７０）し、下回った
場合及びＡＢＳ作動時は電磁クラッチをオフ（１８０）
にするようにしている。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に前後回転数差のみによって電磁クラッチのオン−オフ
を制御する方法には以下の問題が発生する。

【００３５】たとえば、車両が高μ路又は中μ路上でフ
ル加速発進した場合、まず後輪（リヤということもあ
る）がスリップし始めるため前後輪の回転数差を感知し
て電磁クラッチに電流が流れ、２方向クラッチはロック
し前輪（フロントということもある）を駆動し始める。
２方向クラッチがロックすると前後回転数は等しくなる
ため、電磁クラッチの電流はオフになるが、駆動を続け
ている状態では基本的に入力軸−ローラー外輪の間にト
ルクが加わっているため、駆動中たとえ電磁クラッチが
オフになってもローラはニュートラル位置に戻ることは
無く、入力軸のトルクを外輪に伝え続けることができ
る。

【００３６】ところが、低μ路で同様に急加速やフル加
速で発進した場合、図１２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、２方向クラッチがロックするまでは前記同様である
が、電磁クラッチの電流がオフになった後、駆動を続け
ていると、タイヤの摩擦抵抗が低いために２方向クラッ
チから伝達された駆動力を受けて前輪もスリップし始
め、なおかつ、後輪回転数を上回ってしまう現象が生じ
る。すなわち、外輪が入力軸をオーバランするのであ
る。この時、ローラに加わるトルクは無くなるため、ス
イッチバネにより、ローラはニュートラル位置に戻る。
この状態からさらに、車両が加速を続けると、一旦後輪
回転を上回った前輪は再度減速する。２方向クラッチは
ニュートラル状態にあるため、前輪の回転が後輪の回転
より下回り、設定した回転数差が発生した時点で再び電
磁クラッチがオンになる。電磁クラッチのオンにより再
度２方向クラッチがロックされ前輪が駆動され４駆状態
となる。しかし、車両が加速を続ける限り前輪は再度後
輪回転を上回り、上記現象（以下ハンチング現象）を繰
り返してしまう。

【００３７】これらの現象はスムーズな加速が出来ない
ばかりでなく車両に大きな振動をもたらすという問題が
あった。

【００３８】そこで、この発明の課題は、上記のような
低μ路での急加速時にも安定して２方向クラッチをロッ
クさせ、振動無くスムーズに加速できる電磁クラッチの
電流制御方法を提供することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、外輪とそれに嵌合する内
方部材の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面と
の間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、上記外
輪と内方部材の対向面間に設けた保持器のポケットに、
外輪と内方部材の相対回転によって上記円筒面とカム面
の間に係合するローラを組込み、上記保持器と外輪また
は内方部材とを回転方向すきまを介して共回り可能に連
結し、上記保持器と外輪または内方部材との間に、ロー
ラを係合させず中立位置に保持するための弾性部材を組
込み、上記保持器の端部にアマチュアを保持器と回転不
可能かつ軸方向スライド可能に取り付け、外輪または内
方部材に固定された摩擦ローターと上記アマチュアを吸
着させるための電磁石を組み込んだ回転伝達装置をトラ
ンスミッションから直接後輪推進軸が連結され、トラン
スファによって前輪推進軸が分岐しているＦＲベースの
４輪駆動車の前輪駆動経路上に装着し、上記回転伝達装
置の電磁石に流れる電流の制御は、車両の前後車輪また
は前後推進軸の回転数をセンサーで測定し、前後の回転
数差に応じて電流を制御すると共に後輪回転数を微分演
算し、その微分値の大きさに応じて電流を制御する構成
を採用したものである。

【００４０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、外輪に相対回転不可能に嵌合された複数のアウター
プレートと、内方部材に相対回転不可能に嵌合された複
数のインナープレートを交互に重ね合わせ、その最端部
を弾性部材で押圧した多板摩擦クラッチを回転伝達装置
に付加した構成を採用したものである。

【００４１】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、外輪に相対回転不可能に嵌合された複数のアウター
プレートと、内方部材に相対回転不可能に嵌合された複
数のインナープレートをすきまを介して交互に重ね合わ
せ、そのすきまに高粘性の油を封入した粘性クラッチを
回転伝達装置に付加した構成を採用したものである。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００４３】図１は、図３乃至図９に示した回転伝達装
置１の電磁クラッチ１４を制御するこの発明の制御方法
のフローチャートを示している。

【００４４】この発明の制御方法は、図１１で示した制
御方法に対し、フロント回転数とリヤ回転数の回転数差
の比較と共に、エンジン、トランスミッションに直結さ
れた後輪の回転数（回転速度）を微分演算し（１５０
ａ）、その微分値（ΔＶｒ）を設定値（ΔＶｏ）と比較
し（１９０）、その設定値（ΔＶｏ）以上になった場合
に電磁クラッチへの電流をオン（１７０）する制御を加
えたものである。

【００４５】上記設定値（ΔＶｏ）はハンチング現象が
発生するときの後輪回転の微分値に対して予め設定され
る。

【００４６】図２に示すように、通常、ハンチング現象
が発生するときは低μ路での急発進急加速時であり、後
輪回転の微分値は、他の路面（中μ路、高μ路）の時の
それとは大きな差がある。従って、設定値（ΔＶｏ）は
両者の間に設けることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、フロ
ント回転数とリヤ回転数の回転数差による電磁クラッチ
のオン−オフ制御に加え、リヤ回転数の微分値を演算
し、その大きさによっても電磁クラッチをオン−オフ制
御するようにしたので、低μ路での急加速時にも安定し
て２方向クラッチをロックさせ、ハンチング現象を防止
し、振動なくスムーズな加速が得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の制御方法を示すフローチャート

【図２】後輪回転数波形と後輪回転数の微分波形を示す
波形図

【図３】回転伝達装置の第１の実施形態を示す縦断面図

【図４】図３の矢印II−IIの拡大断面図

【図５】図３の矢印III −III の断面図

【図６】図３の電磁クラッチの部分を示す拡大断面図

【図７】図３の矢印Ｖ−Ｖの断面図

【図８】図３の矢印II−IIの部分のロック状態を示す断
面図

【図９】回転伝達装置の第２の実施形態を示す縦断面図

【図１０】回転伝達装置の装着例を示す平面図

【図１１】先行技術の制御方法を示すフローチャート

【図１２】ハンチング現象を示す説明図

【符号の説明】

１回転伝達装置２外輪３軸受４入力軸６円筒面７カム面８保持器９ポケット１０ローラ１１、１２切り欠き１３スイッチバネ１４電磁クラッチ１５固定部１６コイル１７フィールドコア１８ロータ１９ロータガイド２０ピン２１アマチュア５１多板摩擦クラッチ５２ハウジング５３インナーリング５４アウタープレート５５インナープレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外輪とそれに嵌合する内方部材の対向面
の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を
形成する複数のカム面を形成し、上記外輪と内方部材の
対向面間に設けた保持器のポケットに、外輪と内方部材
の相対回転によって上記円筒面とカム面の間に係合する
ローラを組込み、上記保持器と外輪または内方部材とを
回転方向すきまを介して共回り可能に連結し、上記保持
器と外輪または内方部材との間に、ローラを係合させず
中立位置に保持するための弾性部材を組込み、上記保持
器の端部にアマチュアを保持器と回転不可能かつ軸方向
スライド可能に取り付け、外輪または内方部材に固定さ
れた摩擦ローターと上記アマチュアを吸着させるための
電磁石を組み込んだ回転伝達装置をトランスミッション
から直接後輪推進軸が連結され、トランスファによって
前輪推進軸が分岐しているＦＲベースの４輪駆動車の前
輪駆動経路上に装着し、上記回転伝達装置の電磁石に流
れる電流の制御は、車両の前後車輪または前後推進軸の
回転数をセンサーで測定し、前後の回転数差に応じて電
流を制御すると共に後輪回転数を微分演算し、その微分
値の大きさに応じて電流を制御することを特徴とする回
転伝達装置の制御方法。
【請求項２】外輪に相対回転不可能に嵌合された複数
のアウタープレートと、内方部材に相対回転不可能に嵌
合された複数のインナープレートを交互に重ね合わせ、
その最端部を弾性部材で押圧した多板摩擦クラッチを回
転伝達装置に付加した請求項１記載の回転伝達装置の制
御方法。
【請求項３】外輪に相対回転不可能に嵌合された複数
のアウタープレートと、内方部材に相対回転不可能に嵌
合された複数のインナープレートをすきまを介して交互
に重ね合わせ、そのすきまに高粘性の油を封入した粘性
クラッチを回転伝達装置に付加した請求項１記載の回転
伝達装置の制御方法。