驱动力传送设备和控制方法

专利名称：驱动力传送设备和控制方法
技术领域：
本发明涉及装备用于四轮驱动车辆的驱动力传送设备以及用于该驱动力传送设 备的控制方法。
背景技术：
已知有装备用于能够从四轮驱动切换到两轮驱动或从两轮驱动切换到四轮驱动 的四轮驱动车辆的驱动力传送设备。这种类型的驱动力传送设备在两轮驱动期间能够将驱 动源的驱动力传送至辅助驱动轮、或隔断至辅助驱动轮的驱动源的驱动力(例如，参见日 本专利申请公开 7-215081 (JP-A-7-215081))。JP-A-7-215081中公开的驱动力传送设备包括驱动部件、第一摩擦离合器、第二摩 擦离合器以及凸轮部件，其中，驱动部件与差速器壳相连接以便能够传送驱动力，第一摩擦 离合器在驱动部件被驱动时被摩擦接合，第二摩擦离合器被布置在与辅助驱动轮的半轴相 连接以便能够传送驱动力的驱动部件与差速器的侧齿轮轴之间，凸轮部件使得第一摩擦离 合器挤压第二摩擦离合器。该驱动力传送设备在四轮驱动期间自动地将侧齿轮轴连接至半 轴，并在两轮驱动期间自动地将侧齿轮轴从半轴隔断。然而，JP-A-7-215081中描述的驱动力传送设备只通过传动轴的驱动力来驱动，并 且不能够控制传送或隔断驱动力的时刻或所传送的驱动力的量。因此，根据驱动力隔断单 元被布置在驱动力传送路径的相对于传动轴的上游侧的配置，在四轮驱动状态与两轮驱动 状态之间切换时可能发生冲击或振动。另外，存在如下四轮驱动车辆这种车辆被布置为将传动轴的输入侧与其输出侧 隔断以便在两轮驱动状态下不旋转传动轴，从而减小由于两轮驱动状态下的传动轴的旋转 所导致的功率损耗(例如，参见日本专利申请公开2003-220847 (JP-A-2003-220847))。JP-A-2003-220847中描述的四轮驱动车辆包括分动离合器和ADD机构(隔断机 构)，其中，分动离合器位于前传动轴的扭矩传送上游侧，ADD机构(隔断机构)位于前传动 轴的扭矩传送下游侧。当从分动离合器和ADD机构均被释放的两轮驱动状态切换到四轮驱 动状态时，通过用于旋转传动轴的扭矩连接分动离合器，然后，检查ADD机构的同步，之后 将ADD机构从非连接状态改变为锁定状态。然而，在JP-A-2003-220847中描述的四轮驱动车辆中，由于检查ADD机构的同步 且随后将ADD机构改变为锁定状态，因此，切换到四轮驱动状态需要时间。另外，如果在ADD 机构不完全同步的状态下将ADD机构改变为锁定状态，则可能发生冲击或振动。

发明内容
本发明提供能够在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换时抑制冲击或振动的 驱动力传送设备、以及用于该驱动力传送设备的控制方法。另外，本发明还提供能够在从四 轮驱动车辆的两轮驱动状态切换到四轮驱动状态时抑制冲击或振动、并减少切换到四轮驱 动状态所需的时间的驱动力传送设备，以及用于该驱动力传送设备的控制方法。
本发明的第一个方面涉及一种驱动力传送设备。该驱动力传送设备包括驱动力 传送轴，该驱动力传送轴从旋转部件接收驱动源的驱动力并将所述驱动力从主驱动轮侧传 送至辅助驱动轮侧；第一驱动力隔断装置(3)，用于将所述驱动力传送轴连接至所述旋转 部件或使所述驱动力传送轴从所述旋转部件断开连接，并且所述第一驱动力隔断装置被布 置在所述驱动力传送轴的主驱动轮侧；第二驱动力隔断装置，用于将所述驱动力传送轴连 接至成对的辅助驱动轮中的至少一个或使所述驱动力传送轴从所述成对的辅助驱动轮中 的至少一个断开连接，以在所述驱动力传送轴和所述成对的辅助驱动轮中的至少一个之间 可变地传送扭矩，并且所述第二驱动力隔断装置被布置在所述驱动力传送轴的所述辅助驱 动轮侧；以及控制装置，用于控制所述第一驱动力隔断装置和所述第二驱动力隔断装置的 连接和断开连接。所述控制装置在使得所述第一驱动力隔断装置将所述驱动力传送轴连接 至所述旋转部件之前，使得所述第二驱动力隔断装置将所述驱动力传送轴连接至所述成对 的辅助驱动轮中的至少一个，并且所述控制装置在使得所述第一驱动力隔断装置将所述驱 动力传送轴从所述旋转部件断开连接之前，使得所述第二驱动力隔断装置将所述驱动力传 送轴从所述成对的辅助驱动轮中的至少一个断开连接。根据以上方面，当能够改变所传送的扭矩的第一驱动力隔断装置和第二驱动力隔 断装置被控制以在四轮驱动和两轮驱动之间切换时，在第一驱动力隔断装置的连接或断开 连接之前执行第二驱动力隔断装置的连接或断开连接。 在以上方面中，第二驱动力隔断装置可以包括经由差速器机构连接至驱动力传送 轴的第一隔断元件以及连接至辅助驱动轮中的一个的第二隔断元件。可以使第一隔断元件 和第二隔断元件连接或断开连接，以将驱动力传送轴连接至成对的辅助驱动轮中的至少一 个或将驱动力传送轴从成对的辅助驱动轮中的至少一个断开连接。根据以上方面，第二驱动力隔断装置能够将差速器机构连接至辅助驱动轮中的至 少一个或将差速器机构从辅助驱动轮中的至少一个断开连接。在以上方面中，第二驱动力隔断装置可以包括连接至驱动力传送轴的第一隔断元 件以及连接至成对的辅助驱动轮的第二隔断元件。第一隔断元件和第二隔断元件可以被连 接或断开连接，以将驱动力传送轴连接至成对的辅助驱动轮中的至少一个或将驱动力传送 轴从成对的辅助驱动轮中的至少一个断开连接。根据以上方面，第二驱动力隔断装置能够将驱动力传送轴连接至差速器机构或将 驱动力传送轴从差速器机构断开连接。在以上方面中，当旋转部件的转速与驱动力传送轴的转速之间的差小于或等于预 定阈值时，控制装置可以使得第一驱动力隔断装置将驱动力传送轴连接至旋转部件。在以上方面中，当旋转部件的转速与驱动力传送轴的转速之间的比率高于或等于 预定阈值时，控制装置可以使得第一驱动力隔断装置将驱动力传送轴连接至旋转部件。在以上方面中，控制装置可以增大由第二驱动力隔断装置传送的扭矩，以使驱动 力传送轴的转速增大至预定的转速，然后可以减小由第二驱动力隔断装置传送的扭矩，并 且当所述传送的扭矩减小至预定的扭矩时，控制装置可以使得第一驱动力隔断装置将驱动 力传送轴连接至旋转部件。根据以上方面，在驱动力传送轴与辅助驱动轮中的至少一个之间的连接放松的状 态下，第一驱动力隔断装置将驱动源连接至驱动力传送轴。
本发明的第二方面涉及用于控制驱动力传送设备的控制方法，所述驱动力传送设 备包括驱动力传送轴，该驱动力传送轴从旋转部件接收驱动源的驱动力并将该驱动力从 主驱动轮侧传送至辅助驱动轮侧；第一驱动力隔断装置，用于将所述驱动力传送轴连接至 所述旋转部件或将所述驱动力传送轴从所述旋转部件断开连接，并且所述第一驱动力隔断 装置被布置在所述驱动力传送轴的主驱动轮侧；以及第二驱动力隔断装置，用于将该驱动 力传送轴连接至成对的辅助驱动轮中的至少一个或将所述驱动力传送轴从所述成对的辅 助驱动轮中的至少一个断开连接，以在所述驱动力传送轴和所述成对的辅助驱动轮中的至 少一个之间可变地传送扭矩，并且所述第二驱动力隔断装置被布置在所述驱动力传送轴的 所述辅助驱动轮侧。所述控制方法包括在使得所述第一驱动力隔断装置将所述驱动力传 送轴连接至所述成对的辅助驱动轮中的至少一个之前，使得所述第二驱动力隔断装置将所 述驱动力传送轴连接至所述旋转部件，并且在使得所述第一驱动力隔断装置将所述驱动力 传送轴从所述成对的辅助驱动轮中的至少一个断开连接之前，使得所述第二驱动力隔断装 置将所述驱动力传送轴从所述旋转部件断开连接。根据以上方面，当能够改变所传送的扭矩的第一驱动力隔断装置和第二驱动力隔 断装置被控制以在四轮驱动和两轮驱动之间切换时，在第一驱动力隔断装置的连接或断开 连接之前执行第二驱动力隔断装置的连接或断开连接。在以上方面中，当旋转部件的转速与驱动力传送轴的转速之间的差小于或等于预 定阈值时，可以使得第一驱动力隔断装置将驱动力传送轴连接至旋转部件。在以上方面中，当旋转部件的转速与驱动力传送轴的转速之间的比率高于或等于 预定阈值时，可以使得第一驱动力隔断装置将驱动力传送轴连接至旋转部件。在以上方面中，可以增大由第二驱动力隔断装置传送的扭矩以将驱动力传送轴的 转速增大至预定的转速，然后可以减小由第二驱动力隔断装置传送的扭矩，并且当所传送 的扭矩减小至预定的扭矩时，可以使得第一驱动力隔断装置将驱动力传送轴连接至旋转部 件。根据以上方面，能够抑制在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间进行切换时的冲击 或振动。另外，能够抑制在从四轮驱动车辆的两轮驱动状态切换到四轮驱动状态时的冲击 或振动，同时减少切换到四轮驱动状态所需的时间。附图描述下面将参考附图描述本发明的特征、优点以及技术的和行业的意义，附图中相似 的附图标记表示相同的元件，其中

图1是用于示出装备有根据本发明第一实施例的驱动力传送设备的车辆的概况 的平面图；图2是用于示出根据本发明第一实施例的驱动力传送设备的相关部分的截面图；图3是用于示出装备有根据本发明第二实施例的驱动力传送设备的车辆的概况 的平面图；图4是用于示出根据本发明第二实施例的驱动力传送设备的相关部分的截面图；图5A和图5B是用于示出根据本发明第三实施例的爪形离合器(dog clutch)的 相关部分的截面图；图6是用于示出根据本发明第三实施例的控制过程的流程图；以及
图7A至图7D是用于示出根据本发明第三实施例的操作示例的图表。
具体实施例方式图1示出根据第一实施例的四轮驱动车辆101的概况。如图1所示，四轮驱动车 辆101包括驱动力传送设备1、引擎102、变速器(transmission) 103、用作主驱动轮的成 对的前轮104以及用作辅助驱动轮的成对的后轮10 和10恥。驱动力传送设备1与四轮驱动车辆101中的从变速器103至后轮的驱动力传输路 径中的前差速器106和后差速器107—起布置，并且被安装在四轮驱动车辆101的车体(未 示出)上。此外，驱动力传送设备1包括传动轴(驱动力传送轴)2、第一驱动力隔断单元3 和第二驱动力隔断单元4，并且驱动力传送设备1将四轮驱动车辆101从四轮驱动切换到两 轮驱动或从两轮驱动切换到四轮驱动。前差速器106包括与前轮半轴108相连接的成对的侧齿轮109 ；成对的小齿轮 110，该成对的小齿轮110与成对的侧齿轮109啮合，使得该齿轮轴与侧齿轮109的齿轮轴 相垂直；以及容纳该成对的侧齿轮109的前差速器壳111。前差速器106被布置在变速器 103与第一驱动力隔断单元3之间。后差速器107包括与后轮半轴112相连接的成对的侧齿轮113 ；成对的小齿轮 114，该成对的小齿轮114与成对的侧齿轮113啮合，使得该齿轮轴与侧齿轮113的齿轮轴 相垂直；支撑该成对的小齿轮114的小齿轮支撑部件115 ；以及容纳小齿轮支撑部件115、 该成对的小齿轮114和该成对的侧齿轮113的后差速器壳116。后差速器107被布置在传 动轴2和第二驱动力隔断单元4之间。侧齿轮轴14与该成对的侧齿轮113中的左侧齿轮 113相连接，使得侧齿轮轴14不可相对地旋转。引擎102经由变速器103和前差速器106将驱动力输出至前轮半轴108，从而驱动 成对的前轮104。引擎102经由变速器103、第一驱动力隔断单元3、传动轴2、后差速器107、侧齿轮 轴14以及第二驱动力隔断单元4将驱动力输出至左后轮半轴112a，从而驱动左后轮105a。 另外，引擎102经由变速器103、第一驱动力隔断单元3、传动轴2以及后差速器107将驱动 力输出至右后轮半轴112b，从而驱动右后轮10恥。如图1所示，驱动力传送设备1概略地包括传动轴2、第一驱动力隔断单元3、第二 驱动力隔断单元4以及用作控制单元的车辆电子控制单元(ECU) 5。传动轴2被布置在第一驱动力隔断单元3与第二驱动力隔断单元4之间。于是， 传动轴2从前差速器壳111接收引擎102的驱动力，然后将该驱动力从前轮104侧传送至 后轮10 和10 侧。前轮侧齿轮机构6被布置在传动轴2的前轮侧端部。前轮侧齿轮机 构6由相互啮合的驱动小齿轮6a和环形齿轮6b构成。齿轮机构7被布置在传动轴2的后 轮侧端部。齿轮机构7由相互啮合的驱动小齿轮7a和环形齿轮7b构成。第一驱动力隔断单元3例如由爪形离合器构成。第一驱动力隔断单元3被布置在 四轮驱动车辆101中的前轮104侧，并经由致动器(未示出)连接至E⑶5。于是，第一驱 动力隔断单元3将传动轴2连接至前差速器壳111或者使传动轴2与前差速器壳111断开 连接。
图2示出第二驱动力隔断单元4。如图2所示，第二驱动力隔断单元4例如由包括 多片式离合器8、电磁离合器9的组合离合器以及凸轮机构10构成。第二驱动力隔断单元 4被布置在四轮驱动车辆101中的后轮10 侧，并被容纳在差速器箱11内。于是，第二驱动力隔断单元4将侧齿轮轴14连接至左后轮半轴11 或将侧齿轮 轴14与左后轮半轴11 断开连接。S卩，当连接了第二驱动力隔断单元4时，扭矩被从传动轴2经由齿轮机构7、后差 速器107和侧齿轮轴14传送至左后轮半轴11加。另外，扭矩被从传动轴2经由齿轮机构7 和后差速器107传送至右后轮半轴112b。另一方面，当第二驱动力隔断单元4断开连接时，左后轮半轴11 从传动轴2断 开连接，因此，扭矩也未被从传动轴2传送至右后轮半轴112b。注意，扭矩也未被传送至右 后轮半轴112b的原因在于常用的差速器装置的特性，即，当侧齿轮中的一个空转时，扭矩 也不被传送至另一侧齿轮。多片式离合器8由包括多个内离合器板8a和多个外离合器板8b的摩擦式主离合 器构成，并且多片式离合器8被布置在用作第一隔断元件的壳12与用作第二隔断元件的内 轴13之间。于是，多片式离合器8与内离合器板8a和外离合器板8b中的相邻的内离合器 板和外离合器板摩擦啮合或者解除该摩擦啮合，从而将壳12与内轴13连接或者将壳12从 内轴13断开连接。例如，壳12通过花键座被连接至侧齿轮轴14，以使壳12不可相对地旋转，并且壳 12被支撑在差速器箱11内部，以使壳12可绕左后轮半轴11 的轴线旋转。内轴13被布 置在壳12的径向内侧，并且通过例如花键座被连接至后轮半轴112，以使内轴13不可相对 地旋转。电磁离合器9具有线圈9a和电枢凸轮％，并且电磁离合器9沿壳12的旋转轴布 置。于是，电磁离合器9通过线圈9a所生成的电磁力将电枢凸轮9b向线圈9a移动，从而 使电枢凸轮9b与壳12连接。凸轮机构10包括用作凸轮部件的电枢凸轮％。凸轮机构10具有主凸轮IOa和 凸轮从动件10b，并且凸轮机构10被容纳在壳12内部。沿壳12的旋转轴紧挨着电枢凸轮 9b布置主凸轮10a。凸轮从动件IOb被布置在主凸轮IOa与电枢凸轮9b之间。于是，在凸 轮机构10中，当线圈9a被供应电流时，电枢凸轮9b从壳12接收旋转力，然后将该旋转力 转换为成为多片式离合器8的离合力的压力。随着供应至线圈9a的电流量增大，电枢凸轮 9b与壳12之间的摩擦力增大，并且主凸轮IOa进一步强有力地挤压多片式离合器8。艮口， 可根据供应至线圈9a的电流量而控制挤压多片式离合器8的力，并且传送至第二驱动力隔 断单元4的扭矩可根据供应至线圈9a的电流量而变化。如图1所示，E⑶5被安装在四轮驱动车辆101的车体上，并且E⑶5与第一驱动 力隔断单元3的致动器和第二驱动力隔断单元4的电磁离合器9连接。旋转传感器15和 旋转传感器16与E⑶5连接。旋转传感器15检测前差速器壳111的转速。旋转传感器16 检测传动轴2的转速。于是，在四轮驱动车辆101行驶期间从两轮驱动切换到四轮驱动时，ECU 5输入来 自旋转传感器15的输出信号S3和来自旋转传感器16的输出信号S4。另外，ECU 5分别向 第一驱动力隔断单元3的致动器和第二驱动力隔断单元4的电磁离合器9输出控制信号Sl和S2。控制信号Sl和S2用于在连接第一驱动力隔断单元3之前连接第二驱动力隔断单元 4。在两轮驱动行驶期间，第一驱动力隔断单元3和第二驱动力隔断单元4断开连接， 因此，传动轴2不旋转。然而，在这种情况下，当四轮驱动车辆101行驶时，后轮10 和10 作为驱动轮旋转。这里，当逐渐增大供应至线圈9a的电流量以连接第二驱动力隔断单元4 时，后轮10 和10 的旋转扭矩被传送至传动轴2，因此，传动轴2旋转。随后，通过旋转 传感器15检测前差速器壳111的转速，并且通过旋转传感器16检测传动轴2的转速。当 ECU 5判断为前差速器壳111的转速与传动轴2的转速之间的差小于或等于预定的阈值时， 连接第一驱动力隔断单元3。注意，将供应至线圈9a的电流的量的增大比例适当地放置在 使得乘客不会感到冲击或振动的范围内。通过这样做，可以以如下方式将传动轴2连接至前差速器壳111 使传动轴2旋转 以减小传动轴2与前差速器壳111之间的转速差。因此，四轮驱动车辆101在行驶期间从 两轮驱动平滑地切换到四轮驱动。另外，当在行驶期间将四轮驱动车辆101从四轮驱动切换到两轮驱动时，ECU 5分 别向第一驱动力隔断单元3的致动器和第二驱动力隔断单元4的电磁离合器9输出控制信 号S5和S6，以在使第一驱动力隔断单元3断开连接之前使第二驱动力隔断单元4断开连接。在从四轮驱动切换到两轮驱动时，当逐渐减小供应至线圈9a的电流量以使第二 驱动力隔断单元4断开连接时，从传动轴2传送至后轮半轴10 和10 的扭矩被隔断。通 过这样做，在扭矩传送期间已发生的传动轴2的扭曲被解除。此后，使第一驱动力隔断单元 3断开连接。注意，将供应至线圈9a的电流量的减小比例适当地设置在一定范围内，使得乘 客不会感到冲击或振动。通过这样做，当四轮驱动车辆101从四轮驱动切换到两轮驱动时，传动轴2可以从 前差速器壳111断开连接，使得由于传动轴2的扭曲所导致的负荷不作用在前差速器壳111 上。因此，在行驶期间，四轮驱动车辆101从四轮驱动平滑地切换到两轮驱动。接着，将参考图1和图2描述根据第一实施例的驱动力传送设备的操作。例如，在四轮驱动车辆101以固定的速度笔直向前行进的稳定行驶的情况下，ECU 5使第一驱动力隔断单元3和第二驱动力隔断单元4断开连接，以通过减小行驶阻力改善燃 料经济性。在这种情况下，传动轴2不旋转，引擎102的驱动力经由变速器103传送至前差 速器106，并且经由成对的前轮半轴108进一步从前差速器106传送至成对的前轮104。在这种情况下，由于第二驱动力隔断单元4中的电磁离合器9的线圈9a未被供应 电流，因此，线圈9a中不形成磁回路，并且电枢凸轮9b不向线圈9a移动以连接至壳12。因 而，由于凸轮机构10中没有生成成为多片式离合器8的离合力的压力，因此，多片式离合器 8的内离合器板8a和外离合器板8b不相互摩擦地啮合。当四轮驱动车辆101从两轮驱动切换到四轮驱动时，首先使用第二驱动力隔断单 元4将传动轴2连接至成对的后轮半轴11 和112b，然后使用第一驱动力隔断单元3将前 差速器壳111连接至传动轴2。此时，E⑶5输入来自旋转传感器15的输出信号S3和来自 旋转传感器16的输出信号S4，并且在由这两个输出信号所表示的转速的差小于或等于预 定的阈值之后，ECU 5向第一驱动力隔断单元3的致动器输出控制信号Si。
弓丨擎102的驱动力经由变速器103、前差速器壳111、第一驱动力隔断单元3和齿 轮机构6被传送至传动轴2，并且经由齿轮机构7、后差速器107和后轮半轴11 和112b 从传动轴2进一步被传送至后轮10 和10 。当E⑶5输出控制信号S2以向线圈9a供应电流时，线圈9a中形成磁回路，并且 电枢凸轮9b沿着要连接至壳12的方向移动。因此，电枢凸轮9b在壳12上摩擦地滑动，并 且壳12的旋转力被传送至电枢凸轮％。通过凸轮机构10的凸轮作用将电枢凸轮9b的旋转力转换为成为多片式离合器8 的离合力的压力，并且主凸轮IOa通过该压力沿着使得多片式离合器8的内离合器板和外 离合器板相互摩擦啮合的方向移动。于是，多片式离合器8的内离合器板和外离合器板相互摩擦地啮合，因此，壳12连 接至内轴13，使得可传送扭矩。注意，在四轮驱动中，通过增大或减小供应至线圈9a的电流的量，可以调节多片 式离合器8的压力，因此，可以控制传送至后轮10 和10 的扭矩量。S卩，E⑶5基于诸 如转向角和每个车轮的车轮速度之类的车辆行驶状态而增大或减小供应至线圈9a的电流 的量，从而使得能够控制驱动力在前轮104和104与后轮10 和10 之间的分配。另一方面，当四轮驱动车辆101从四轮驱动切换到两轮驱动时，首先使用第二驱 动力隔断单元4使后轮半轴112之一从传动轴2断开连接，然后使用第一驱动力隔断单元 3使传动轴2从前差速器壳111断开连接。此时，E⑶5向第二驱动力隔断单元22的电磁 离合器9输出控制信号S6，并且向第一驱动力隔断单元3的致动器输出控制信号S5。引擎102的旋转驱动力未被经由变速器103、前差速器壳111、第一驱动力隔断单 元3和齿轮机构6传送至传动轴2。根据上述第一实施例，可以获得以下有利效果。四轮驱动车辆101能够平滑地从四轮驱动切换到两轮驱动以及从两轮驱动切换 到四轮驱动。第二驱动力隔断单元4能够通过供应至线圈9a的电流的量来调节多片式离合器8 的压力，因此，在四轮驱动和两轮驱动之间切换时逐渐增大或减小所供应的电流量，从而使 得能够进一步抑制切换时的冲击或振动。接着，将参考图3和图4描述根据本发明的第二实施例的驱动力传送设备21。图 3示出四轮驱动车辆101的概况。图4示出第二驱动力隔断单元。在图3和图4中，相似的 附图标记表示与图1和图2中的组件相同或等同的组件，并且省略具体描述。如图3和图4所示，根据本发明的第二实施例的驱动力传送设备21包括位于后轮 侧的第二驱动力隔断单元22。第二驱动力隔断单元22包括用作经由齿轮机构7连接至传 动轴2的第一隔断元件的壳12、以及用作经由成对的后轮半轴112和后差速器107连接至 成对的后轮105的第二隔断元件的内轴13。壳12由第一壳元件12A和第二壳元件12B构成，并且壳12被固定至齿轮机构7 的环形齿轮7b。第一壳元件12A容纳多片式离合器8、电磁离合器9和凸轮机构10。第二 壳元件12B容纳后差速器107。内轴13通过花键座被连接至后差速器壳116，以使内轴13 不可相对地旋转。另外，在后差速器107中，成对的侧齿轮113通过花键座被分别连接至后 轮半轴112。
接着，将参考图3和图4描述根据第二实施例的驱动力传送设备的操作。例如，在四轮驱动车辆101以恒定的速度笔直向前行进的稳定行驶的情况下，ECU 5使第一驱动力隔断单元3和第二驱动力隔断单元4断开连接，以通过减小行驶阻力来改善 燃料经济性。在这种情况下，传动轴2不旋转，引擎102的驱动力经由变速器103传送至前 差速器106，并且经由成对的前轮半轴108进一步从前差速器106传送至成对的前轮104。在这种情况下，由于第二驱动力隔断单元22中的电磁离合器9的线圈9a未供应 有电流，因此，线圈9a中不形成磁回路，并且电枢凸轮9b不向线圈9a移动以连接至壳12。 因而，由于凸轮机构10中没有生成成为多片式离合器8的离合力的压力，因此，多片式离合 器8的内离合器板8a和外离合器板8b不相互摩擦地啮合。当四轮驱动车辆101从两轮驱动切换到四轮驱动时，首先使用第二驱动力隔断单 元22将传动轴2连接至后轮半轴112，然后使用第一驱动力隔断单元3将前差速器壳111 连接至传动轴2。此时，E⑶5输入来自旋转传感器15的输出信号S3和来自旋转传感器16 的输出信号S4，并且在由这两个输出信号所表示的转速的差小于或等于预定的阈值之后， ECU 5向第一驱动力隔断单元3的致动器输出控制信号Si。引擎102的旋转驱动力经由变速器103、前差速器壳111、第一驱动力隔断单元3 和齿轮机构6被传送至传动轴2，并且经由齿轮机构7、后差速器107和后轮半轴112从传 动轴2进一步被传送至后轮105。当E⑶5输出控制信号S2以向线圈9a供应电流时，线圈9a中形成磁回路，并且 电枢凸轮9b沿着要连接至壳12的方向移动。因此，电枢凸轮9b在壳12上摩擦地滑动，并 且壳12的旋转力被传送至电枢凸轮％。通过凸轮机构10的凸轮作用将电枢凸轮9b的旋转力转换为成为多片式离合器8 的离合力的压力，并且主凸轮IOa通过该压力沿着使得多片式离合器8的内离合器板和外 离合器板相互摩擦地啮合的方向移动。于是，多片式离合器8的内离合器板和外离合器板相互摩擦地啮合，因此，壳12连 接至内轴13，使得可传送扭矩。通过这样做，传动轴2被连接至后差速器107的后差速器壳 116，使得可传送扭矩。注意，在四轮驱动中，通过增大或减小供应至线圈9a的电流的量，可以调节多片 式离合器8的压力，并且可以控制传送至后轮105的扭矩的量。即，E⑶5基于诸如转向角 和每个车轮的车轮速度之类的车辆行驶状态而增大或减小供应至线圈9a的电流的量，从 而使得能够控制驱动力在前轮104与后轮105之间的分配。另一方面，当四轮驱动车辆101从四轮驱动切换到两轮驱动时，首先使用第二驱 动力隔断单元22使后轮半轴112从传动轴2断开连接，然后使用第一驱动力隔断单元3使 传动轴2从前差速器壳111断开连接。此时，E⑶5向第二驱动力隔断单元22的电磁离合 器9输出控制信号S6，并且向第一驱动力隔断单元3的致动器输出控制信号S5。引擎102的旋转驱动力未被经由变速器103、前差速器壳111、第一驱动力隔断单 元3和齿轮机构6传送至传动轴2。根据上述第二实施例，可以获得与第一实施例相同的有利效果。接着，将参考图5A至图7描述根据第三实施例的驱动力传送设备的操作。图5A和5B是示出第一驱动力隔断单元3的示意性配置的示例的剖视图。第一驱动力隔断单元3包括第一旋转部件31、第二旋转部件32和套筒33。第一旋转部件31被固 定至前差速器壳111的端部。第二旋转部件32可与第一旋转部件31同轴地相对地旋转。 套筒33可沿着轴向在第一旋转部件31和第二旋转部件32周围移动。第一旋转部件31为环形，以便插入前轮半轴108。第一旋转部件31例如通过螺栓 紧固固定至前差速器壳111的端部，并且与前差速器壳111 一体地旋转。在第一旋转部件 31的外围上形成有多个啮合齿31a。第二旋转部件32为圆柱形，以便在径向上扩大与面对第一旋转部件31的侧相邻 的一个轴向上的端部321，并且前轮半轴108延伸通过第二旋转部件32的中心。在第二旋 转部件32的端部321的外围上形成有多个啮合齿32a。通过例如螺栓紧固将环形齿轮6b 固定到第二旋转部件32的另一轴向上的端部322的外围，使得环形齿轮6b不可相对地旋转。经由相互独立的轴承(未示出)通过车体支撑第二旋转部件32和前差速器壳 111，使得第二旋转部件32和前差速器壳111可旋转且不可在轴向上移动。套筒33为环形。在套筒33的内周表面上形成有多个啮合齿33a。啮合齿33a恒 定地与第二旋转部件32的多个啮合齿3 相啮合，并且在套筒33沿着前轮半轴108的旋 转轴0而在轴向上移动时，啮合齿33a还能够与第一旋转部件31的多个啮合齿31a相啮合。 另外，在套筒33的外周侧上形成有环形槽33b，并且叉34可滑动地嵌合在槽33b中。叉34 连同套筒33 —起通过致动器(未示出)沿着箭头A的方向向前或向后移动。接近传感器35被布置在面对第一旋转部件31的位置处。接近传感器35安装在车 体中。接近传感器35例如是高频振荡型。当套筒33向第一旋转部件31移动(箭头A的方 向)且于是啮合齿31a与啮合齿33a相啮合时，接近传感器35输出启动信号(on signal) 0 通过线缆(未示出)将来自接近传感器35的输出信号传输至ECU 5。图5B是示出第一旋转部件31的多个啮合齿31a、第二旋转部件32的多个啮合齿 32a以及套筒33的多个啮合齿33a之间的啮合状态的示例的示意图。在图示的状态下，第 二旋转部件32的多个啮合齿3 与套筒33的多个啮合齿33a相啮合；然而，第一旋转部件 31的多个啮合齿31a不与套筒33的多个啮合齿33a相啮合。因此，第一驱动力隔断单元3 处于释放状态，使得允许第一旋转部件31相对于第二旋转部件32旋转，并且使前差速器壳 111从传动轴2断开连接。另外，当套筒33从该状态沿着箭头A的方向移动时，套筒33的啮合齿33a进入第 一旋转部件31的相邻的啮合齿31a之间，因此，啮合齿31a与啮合齿33a相啮合以进入接 合状态。在该接合状态下，套筒33的多个啮合齿3 与第一旋转部件31的多个啮合齿31a 以及第二旋转部件32的多个啮合齿3 相啮合，因而使得第一旋转部件31与第二旋转部 件32之间不能相对地旋转。因此，前差速器壳111被连接至传动轴2，使得可传送扭矩。在第三实施例中，当车辆从传动轴2不旋转的两轮驱动状态切换到还驱动后轮 10 和10 的四轮驱动状态时，E⑶5增大由第二驱动力隔断单元4传送的扭矩以增大传 动轴2的转速，然后减小由第二驱动力隔断单元4传送的扭矩，并且在该传送的扭矩减小的 状态下控制第一驱动力隔断单元3，从而使第一驱动力隔断单元3进入接合状态。于是，在 ECU 5判断为第一驱动力隔断单元3处于接合状态之后，ECU 5使得第二驱动力隔断单元4 生成适合于行驶状态的传送扭矩。
图6是示出在从两轮驱动稳定行驶状态切换到四轮驱动状态时ECU5的过程示例 的流程图。注意，在该流程图中所示的处理的初始状态下，假定驱动力传送系统的包括第二 旋转部件32至后差速器壳116的各个部分不旋转，并且第二驱动力隔断单元4的命令传送 扭矩为零。在从两轮驱动状态切换到四轮驱动状态时，ECU 5首先开始向第二驱动力隔断单 元4的线圈9a供应线圈电流(SOl)。该线圈电流具有必要的大小，使得当四轮驱动车辆101 行驶时旋转的左后轮10 的部分扭矩经由后差速器107和齿轮机构7传送至传动轴2，然 后传动轴2开始旋转。随后，E⑶5基于由旋转传感器15所检测的值而计算前差速器壳111的转速 (S02)，然后基于由旋转传感器16所检测的值而计算第二旋转部件32的转速(S03)。之后，ECU 5计算步骤S03中所计算的第二旋转部件32的转速与步骤S02中所计 算的前差速器壳111的转速之间的比率(S04)，然后判断该比率是否高于或等于预定阈值 (S05)。该阈值例如可以是0.9。在这种情况下，当第二旋转部件32以前差速器壳111的转 速的90%或以上的转速旋转时，步骤S05中的判断结果是肯定的。注意，该阈值可以被设置 为 0. 95。当步骤S05中的判断结果为否定的时，E⑶5重复步骤S02中的处理以及后续的处理。另一方面，当步骤S05中的判断结果为肯定的时，E⑶5减小第二驱动力隔断单元 4的线圈电流(S06)。更具体地，ECU 5将第二驱动力隔断单元4的线圈电流减小至小于或 等于当步骤S05中的判断结果为肯定的时的线圈电流的一半。随后，E⑶5控制第一驱动力隔断单元3的致动器以启动第一驱动力隔断单元 3(S07)。之后，E⑶5基于来自接近传感器35的输出信号而判断第一驱动力隔断单元3的 接合操作是否完成(S08)。当判断结果为否定的时，重复进行该判断；反之，当判断结果为 肯定的时，该流程图中所示的处理结束。图7A至图7D是示出在E⑶5执行图6的流程图中所示的处理时各种类型的信号 的时间变化等的图表。图7A示出第二旋转部件32的转速。图7B示出第二驱动力隔断单 元4的线圈电流。图7C示出第一驱动力隔断单元3的致动器的驱动电流。图7D示出表示 第一驱动力隔断单元3处于接合状态的接合完成标志。如图7A和7B所示，当在时刻、开始向第二驱动力隔断单元4供应线圈电流I2时， 第二旋转部件32的转速从零逐渐增大。然后，当在时刻t2第二旋转部件32的转速变得高 于或等于阈值Vs (Vs例如为V1的90% )时(该阈值Vs低于前差速器壳111的转速V1)，如 图7B和7C所示，E⑶5将供应至第二驱动力隔断单元4的线圈电流从I2减小至IjI1例如 为I2的30% )，并且向第一驱动力隔断单元3的致动器供应驱动电流。于是，如图7D所示，当基于来自接近传感器35的输出信号而在启动(on)信号状 态与关闭(off)信号状态之间切换的接合完成标志在时刻t3变为启动时，ECU 5停止向第 一驱动力隔断单元3的致动器供应驱动电流。注意，假定即使当停止向致动器供应驱动电 流时，第一驱动力隔断单元3也维持接合状态，并且当从ECU 5向第一驱动力隔断单元3的 致动器供应反向驱动电流时，第一驱动力隔断单元3进入释放状态。
在时刻t3之后，E⑶5向第二驱动力隔断单元4供应线圈电流I3，以与四轮驱动车 辆101的行驶状态相对应地将驱动力分配至后轮10 和10恥。I3例如是具有使得驱动力 可以在前轮104和104与后轮10 和10 之间均勻分配的大小的电流。根据上述第三实施例，可以获得以下有利效果。当第一驱动力隔断单元3处于接合状态时，减小第二驱动力隔断单元4的线圈电 流，因此，与不减小线圈电流的情况相比，即使当传动轴2的转速由于第一驱动力隔断单元 3的接合而急剧变化时，也难以将冲击或振动传送至后轮半轴11 和112b或后轮10 和 10恥。因此，能够抑制在四轮驱动车辆101的车体中发生的冲击或振动。另外，当第一驱动力隔断单元3处于接合状态时，减小第二驱动力隔断单元4的线 圈电流，因此，与不减小线圈电流的情况相比，在相对于第一驱动力隔断单元3的第二旋转 部件32的扭矩传送下游侧，驱动力传送部件的惯性矩减小。因此，即使在第一旋转部件31 与第二旋转部件32之间存在差动旋转时，第一驱动力隔断单元3也容易接合，并且能够进 一步快速地从释放状态切换到接合状态。因此，例如，当在两轮驱动状态下右前轮104和左 前轮104之一或两者均发生滑动时，驱动力被迅速地传送至后轮10 和10 以进入四轮 驱动状态，从而使得能够稳定地行驶。在第一和第二实施例中，第二驱动力隔断单元4或22由包括多片式离合器8、电 磁离合器9和凸轮机构10的组合离合器构成；然而，本发明的该方面不限于这种配置。例 如，第二驱动力隔断单元4或22可以由除了多片式离合器8、电磁离合器9和凸轮机构10 以外还包括引导离合器(pilot clutch)的组合离合器构成。在上述第一和第二实施例中，第一驱动力隔断单元3由爪形离合器构成；然而，本 发明的该方面不限于这种配置。第一驱动力隔断单元3可以由多片式离合器构成。在第一实施例中，第二驱动力隔断单元4仅被布置在左后轮半轴11 与后差速器 107之间；然而，第二驱动力隔断单元4可以被另外布置在右后轮半轴112b与后差速器107 之间。在第三实施例中，在图7A至图7D所示的时刻t2与时刻、之间供应至第二驱动力 隔断单元4的线圈电流I1是在时刻、与时刻t2之间供应至第二驱动力隔断单元4的线圈 电流I2的30%，然而，该配置不限于此。只要线圈电流I1小于线圈电流12，就可以获得与 该条件相对应的有利效果。另外，线圈电流I1可以为零。在第三实施例中，在时刻、与时刻t2之间供应至第二驱动力隔断单元4的线圈电 流是恒定的；然而，该配置不限于此。例如，线圈电流可以从时刻、至时刻t2逐渐增大。在 这种情况下，只要在时刻t2与时刻t3之间供应至第二驱动力隔断单元4的线圈电流小于当 第二旋转部件32的转速超过阈值Vs时的值即可应用。在第三实施例中，由旋转传感器15检测前差速器壳111(第一旋转部件31)的转 速，并且由旋转传感器16检测第二旋转部件32的转速；然而，该配置不限于此。例如，如下 是可应用的检测传动轴2的转速，然后将所检测的值乘以齿轮机构6的齿轮比，以计算第 二旋转部件32的转速。另外，可以通过将引擎102的转速乘以变速器103的齿轮比等来计 算第一旋转部件31的转速，或者第一旋转部件31的转速可以是前轮速度的平均值。在第三实施例中，图6所示的步骤S05中的判断是基于第二旋转部件32的转速相 对于前差速器壳111的转速的比率是否高于或等于预定阈值而做出的；然而，可以基于前差速器壳111与第二旋转部件32之间的转速差是否低于或等于阈值做出该判断。S卩，基于 相应的转速之间的比率或差判断前差速器壳111与第二旋转部件32之间的旋转差是否小 于或等于阈值，并且当该旋转差小于或等于该阈值时，可以减小第二驱动力隔断单元4的 线圈电流，然后可以启动第一驱动力隔断单元3。 尽管已经参考本发明的示例实施例描述了本发明，应当理解本发明不限于所描述 的实施例或配置。相反地，本发明旨在涵盖各种变型和等同布置。另外，尽管在各个示例组 合和配置中示出了所公开的发明的各种要素，但是包括更多的或更少的或仅一个要素的其 它组合和配置也在所附权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种驱动力传送设备(1)，其特征在于包括驱动力传送轴O)，所述驱动力传送轴( 从旋转部件(111)接收驱动源(10 的驱动 力，并将所述驱动力从主驱动轮(104)侧传送至辅助驱动轮(10 ，105b)侧；第一驱动力隔断装置(3)，用于将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)或 者使所述驱动力传送轴(2)从所述旋转部件(111)断开连接，并且所述第一驱动力隔断装 置( 被布置在所述驱动力传送轴O)的主驱动轮(104)侧；第二驱动力隔断装置G)，用于将所述驱动力传送轴(2)连接至成对的辅助驱动轮 (105a, 105b)中的至少一个或者使所述驱动力传送轴( 从所述成对的辅助驱动轮(105a， 105b)中的至少一个断开连接，以在所述驱动力传送轴O)与所述成对的辅助驱动轮 (105a, 105b)中的至少一个之间可变地传送扭矩，并且所述第二驱动力隔断装置(4)被布 置在所述驱动力传送轴O)的所述辅助驱动轮(10 ，105b)侧；以及控制装置(5)，用于控制所述第一驱动力隔断装置(3)与所述第二驱动力隔断装置(4) 的连接和断开连接，其中，所述控制装置( 在使得所述第一驱动力隔断装置( 将所述驱动力传送轴(2) 连接至所述旋转部件(111)之前，使得所述第二驱动力隔断装置(4)将所述驱动力传送轴 (2)连接至所述成对的辅助驱动轮(10 ，105b)中的至少一个，并且所述控制装置( 在使 得所述第一驱动力隔断装置( 将所述驱动力传送轴( 从所述旋转部件(111)断开连接 之前，使得所述第二驱动力隔断装置(4)将所述驱动力传送轴( 从所述成对的辅助驱动 轮(105a，10 )中的至少一个断开连接。
2.根据权利要求1所述的驱动力传送设备，其中所述第二驱动力隔断装置(4)包括经由差速器机构(107)而连接至所述驱动力传送轴 (2)的第一隔断元件(12)、以及连接至所述辅助驱动轮(105a，10 )中的一个的第二隔断 元件(13)；以及所述第一隔断元件(12)和所述第二隔断元件(13)被连接或断开连接，以将所述驱动 力传送轴( 连接至所述成对的辅助驱动轮(10 ，105b)中的至少一个或者将所述驱动力 传送轴(2)从所述成对的辅助驱动轮(105a，10 )中的至少一个断开连接。
3.根据权利要求1所述的驱动力传送设备，其中所述第二驱动力隔断装置包括连接至所述驱动力传送轴O)的第一隔断元件(12)、以 及经由差速器机构(107)连接至所述成对的辅助驱动轮的第二隔断元件(13)；以及所述第一隔断元件(12)和所述第二隔断元件(13)被连接或断开连接，以将所述驱动 力传送轴( 连接至所述成对的辅助驱动轮(10 ，105b)中的至少一个或者将所述驱动力 传送轴(2)从所述成对的辅助驱动轮(105a，10 )中的至少一个断开连接。
4.根据权利要求1所述的驱动力传送设备，其中，当所述旋转部件(111)的转速与所述 驱动力传送轴O)的转速之间的差小于或等于预定阈值时，所述控制装置( 使得所述第 一驱动力隔断装置C3)将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
5.根据权利要求1所述的驱动力传送设备，其中，当所述旋转部件(111)的转速与所述 驱动力传送轴O)的转速之间的比率高于或等于预定阈值时，所述控制装置( 使得所述 第一驱动力隔断装置C3)将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动力传送设备，其中，所述控制装置( 增大由所述第二驱动力隔断装置(4)传送的扭矩，以使所述驱动力传送轴O)的转速增大至预 定的转速，然后减小由所述第二驱动力隔断装置(4)传送的扭矩，并且当所述传送的扭矩 减小至预定的扭矩时，所述控制装置( 使得所述第一驱动力隔断装置( 将所述驱动力 传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
7.一种用于控制驱动力传送设备的控制方法，所述驱动力传送设备包括驱动力传送 轴O)，所述驱动力传送轴( 从旋转部件(111)接收驱动源(10 的驱动力，并将所述驱 动力从主驱动轮(104)侧传送至辅助驱动轮(10 ，105b)侧；第一驱动力隔断装置(3)，用 于将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)或者使所述驱动力传送轴( 从所 述旋转部件(111)断开连接，并且所述第一驱动力隔断装置(3)被布置在所述驱动力传送 轴O)的主驱动轮(104)侧；以及第二驱动力隔断装置G)，用于将所述驱动力传送轴(2) 连接至成对的辅助驱动轮(10 ，105b)中的至少一个或者使所述驱动力传送轴( 从所述 成对的辅助驱动轮(105a，10 )中的至少一个断开连接，以在所述驱动力传送轴(2)和所 述成对的辅助驱动轮(105a，10 )中的至少一个之间可变地传送扭矩，并且所述第二驱动 力隔断装置(4)被布置在所述驱动力传送轴O)的所述辅助驱动轮(10 ，105b)侧，所述 控制方法的特征在于包括在使得所述第一驱动力隔断装置( 将所述驱动力传送轴( 连接至旋转部件(111) 之前，使得所述第二驱动力隔断装置(4)将所述驱动力传送轴( 连接至所述成对的辅助 驱动轮(105a，10 )中的至少一个，并且在使得所述第一驱动力隔断装置C3)将所述驱动 力传送轴( 从旋转部件(111)断开连接之前，使得所述第二驱动力隔断装置(4)将所述 驱动力传送轴(2)从所述成对的辅助驱动轮(105a，10 )中的至少一个断开连接。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，当所述旋转部件(111)的转速与所述驱动力 传送轴O)的转速之间的差小于或等于预定阈值时，使得所述第一驱动力隔断装置(3)将 所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其中，当所述旋转部件(111)的转速与所述驱动力 传送轴O)的转速之间的比率高于或等于预定阈值时，使得所述第一驱动力隔断装置(3) 将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的控制方法，其中，增大由所述第二驱动力隔断 装置(4)传送的扭矩，以使所述驱动力传送轴( 的转速增大至预定的转速，然后减小由所 述第二驱动力隔断装置(4)传送的扭矩，并且当所传送的扭矩减小至预定的扭矩时，使得 所述第一驱动力隔断装置( 将所述驱动力传送轴( 连接至所述旋转部件(111)。
全文摘要
公开了驱动力传送设备和控制方法。驱动力传送设备(1)包括传动轴(2)，其从前差速器壳(111)接收引擎(102)的驱动力并将驱动力从前轮(104)侧传送至后轮(105a，105b)侧；第一驱动力隔断单元(3)，其使传动轴(2)与前差速器壳(111)连接/断开连接；第二驱动力隔断单元(4)，其使传动轴(2)与成对的后轮(105a，105b)中的至少一个连接/断开连接，以使传送的扭矩可变；ECU(5)，其控制第一和第二驱动力隔断单元(3，4)的连接和断开连接。ECU(5)在使得第一驱动力隔断单元(3)使传动轴(2)与前差速器壳(111)连接/断开连接之前，使得第二驱动力隔断单元(4)使传动轴(2)与成对的后轮(105a，105b)中的至少一个连接/断开连接。
文档编号B60K17/35GK102126430SQ20111002012
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者三田将贵, 吉浪弘治, 大野明浩, 宅野博, 洞口雅博, 繁田良平, 酒井俊文 申请人:株式会社捷太格特