JPH01247221A - 4輪駆動車のトルク配分装置 - Google Patents

4輪駆動車のトルク配分装置

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JPH01247221A
JPH01247221A JP63073865A JP7386588A JPH01247221A JP H01247221 A JPH01247221 A JP H01247221A JP 63073865 A JP63073865 A JP 63073865A JP 7386588 A JP7386588 A JP 7386588A JP H01247221 A JPH01247221 A JP H01247221A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、4輪駆動車における前後輪もしくは左右輪へ
のトルク配分を可変としたトルク配分装置に関するもの
である。
(従来の技術) 従来より、4輪駆動車において前後輪に異なるトルクを
分配するようにした技術は種々提案されている。例えば
、特開昭Go −248440号公報に示されるように
、エンジンからの出力をセンターデファレンシャルによ
って配分すると共に、前後輪の制動力が分離して制御可
能に設けられ、前輪もしくは後輪にスリップが発生する
と、このスリップしている車輪に対して制動力を加える
ように制御する技術が公知である。上記のようにスリッ
プしている車輪を制動すると、他方の車輪のトルクとに
差が生じ、前後輪のそれぞれで適正な駆動力を得ようと
するものである。
そもそも車は、通常4つの車輪により大地と接している
ため、その限界性能は路面の摩擦係数μとタイヤへの荷
重Wの積により一義的に決まるタイヤの摩擦力により制
約される。そして、タイヤに加わる力は、駆動力、制動
力、遠心力があるが、これらをベクトル的に加算した値
が、上記したタイヤの摩擦力以内になければ、車両の安
定した走行は得られない。
ところで、タイヤに加わる荷重は、走行中に生じる前後
方向および横方向の加速度によって荷重移動を起こして
各輪に荷重差が生じ、車の運動を支えるタイヤとしての
能力に差が生じており、特に摩擦係数μが低い場合はそ
の影響が大きい。
しかして、前記のような4輪駆動車では、駆動トルクを
4つの車輪に分配することによりタイヤ1本当りの負担
を軽減させ、摩擦係数μが低い路面で安定した性能を得
るものであるが、前後輪がセンタデファレンシャルによ
って繋がっていると、前後輪には同一の駆動トルクが分
配される。この結果、荷重の軽い車輪でスリップが発生
しやすくなることから、最も能力の低下したタイヤによ
り車としての性能が制約され、荷重の上昇した車輪では
その能力が十分に発揮されていないものである。
(発明が解決しようとする課WJ) 上記点に対し、4輪駆動車において前後輪で異なるトル
ク配分を行うようにすると各車輪でのタイヤの性能がよ
り一層発揮可能であるが、このトルク配分をセンターデ
ファレンシャルに配設したクラッチなどの接続程度の調
整によって直接変更するようにしたものでは、大きなエ
ンジン出力を直接分配するために、構造自体が大型化し
、これにより搭載上の制約が大きく、重量も重く、また
コストも高いという欠点を有している。
しかして、前記のようにブレーキ装置を前後輪で独立し
て操作可能に設け、前輪もしくは後輪にスリップが発生
すると、このスリップしている車輪に対して制動力を加
えるように制御するものでは、この制動力の作用にとも
なって車両は減速して走行性が低下することになる。
そこで本発明は、前後輪もしくは左右輪で異なるトルク
配分を行うことが必要な状態は、低摩擦係数μの路面で
、しかも加速度に伴う荷重移動のある加速時と、駆動力
以外に遠心力の加わる旋回時が主であり、このような状
態ではエンジン出力にはタイヤの能力を越えて大きなト
ルク余裕があってエンジン出力の損失がある程度許容さ
れる点に着目し、クラッチなどのトルク伝達経路にその
伝達量を変更する機構を設けることなく、かつ減速を生
じることなくトルク配分の変更が可能な4輪駆動車のト
ルク配分装置を提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明のトルク配分装置は、
エンジン出力を前後輪にそれぞれ伝達する4輪駆動車で
、エンジン出力を可変制御する出力制御手段と、前後輪
もしくは左右輪に対する制動力を互いに独立して可変制
御するブレーキ制御手段とを設け、上記出力制御手段お
よびブレーキ制御手段の作動をトルク配分変更手段によ
って制御し、ブレーキ制御手段による前後輪もしくは左
右輪の一方軸への制動力の作用および出力制御手段によ
る上記制動力に相当するエンジン出力増加により前後輪
もしくは左右輪に対するトルク配分を変化させるように
構成したものである。
第1図は本発明の構成を明示するための概略構成図であ
る。
4輪駆動車1は駆動源としてエンジンEを備え、このエ
ンジンEの出力はセンターデファレンシャル2、フロン
トデファレンシャル3、リヤデファレンシャル4を介し
て前輪5,6および後輪7゜8に伝達されるものであり
、その伝達は前後で均等に行われる。前記エンジンEの
出力を、例えば、そのスロットル開度をアクチュエータ
の調整によって可変制御する出力制御手段Aを設ける。
また、左右前輪5,6および後輪7,8にはブレーキ装
置10〜13が前後輪もしくは左右輪でそれぞれ独立し
て形成され、この前輪5,6と後輪7,8の制動力また
は左輪5.7と右輪6,8の制動力を独立して制御する
ブレーキ制御手段Bが設けられている。
そして、前記出力制御手段Aおよびブレーキ制弾手段B
にはトルク配分変更手段Cからの制御信号が出力されて
、エンジン出力および前後輪もしくは左右輪の制動力が
車両の走行状態に応じて可変調整され、トルク配分が制
御される。このトルク配分変更手段Cからは、発進加速
時または旋回走行時などに前後輪もしくは左右輪の一方
軸に対するトルク配分を低減させる場合には、トルクを
低減させたい車輪に対してブレーキ制御手段Bによって
制動力を作用させ、この制動力によって失われるトルク
を補うようにそれに相当するエンジン出力を出力制御手
段Aによって増加制御する信号を出力するものである。
(作用) 上記のような4輪駆動車のトルク配分装置では、トルク
を低減させたい前後輪もしくは左右輪の一方に対してブ
レーキ制御手段によって制動力を加え、この制動力によ
って低下するトルクに相当するエンジン出力を出力制御
手段によって増加制御し、最終的には増加した全体のエ
ンジン出力の半分かそれぞれ前輪および後輪に伝達され
るが、制動力が作動している一方軸のトルクは制動骨だ
け低減して、実際に車輪から路面に作用するトルクは、
トルク配分変更前すなわち制動前と同じで制動側の車輪
のトルクが低減し、他方の車輪のトルクが増大するよう
になって、トルク配分を変更している。
(実施例) 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。
第2図は具体例の全体構成図である。
4輪駆動車1に搭載されたエンジンEの出力はトランス
ミッション14で減速され、該トランスミッション14
の出力側にはセンターデファレンシャルを有するトラン
スファ2が配設されている。
このトランスファ2の前輪側出力軸15にフロントデフ
ァレンシャル3が連結され、両側の前輪駆動軸16を介
して左右前輪5.6に駆動力を伝達する。同様に前記ト
ランスファ2の後輪側出力軸17にリヤデファレンシャ
ル4が連結され、両側の後輪駆動軸18を介して左右後
輪7.8に駆動力を伝達するものであり、前記センター
デファレンシャル2はエンジン出力を前輪側と後輪側と
に等分に伝達するように構成されている。
前記エンジンEのスロットル弁20はスロットルモータ
21の作動によってその開度が調整され、上記スロット
ルモータ21にはエンジンコントローラ22(出力制御
手段A)から制御信号が出力されてエンジン出力が制御
される。このエンジンコントローラ22にはアクセル操
作量を検出するアクセルセンサ23からのアクセル信号
が入力されて、運転者のアクセル操作に対応してスロッ
トル弁20の開度を作動するスロットル制御を行うもの
である。
一方、前記左右前輪5.6および左右後輪7゜8にはそ
れぞれ左右前輪側ブレーキ装置10.11および左右後
輪側ブレーキ装置12.13が配設されている。この各
ブレーキ装置10〜13へ供給する制動圧の制御によっ
て各車輪5〜8に対する制動力を4輪で独立して調整可
能に設けられている。各車輪5〜8のブレーキ装置10
〜13へ供給する制動圧は、後述の制動圧制御弁とその
アクチュエータとを備えたブレーキコントローラ25(
ブレーキ制御手段B)によって調整され、制動力の制御
が前後輪もしくは左右輪で独立して変更可能に設けられ
ている。
そして、前記エンジンコントローラ22およびブレーキ
コントローラ25にはトルク配分コントローラ26から
の制御信号が出力される。このトルク配分コントローラ
26には、前後方向加速度センサ30からの加速度信号
、横方向加速度センサ31からの横加速度信号、舵角セ
ンサ32からの舵角信号、スロットルセンサ33からの
スロットル信号、ブーストセンサ34からのブースト信
号、アクセルセンサ23からのアクセル信号などが入力
され、加速時および旋回走行時に前後輪と左右輪とのト
ルク配分の変更制御を行うものである。
上記トルク配分コントローラ26は、発進加速時のよう
に後輪7,8側に荷重移動がある時には前輪5,6側の
ブレーキ装置10.11に制動力を加え、この制動力に
相当する分のエンジントルりを増加して、全体としての
車輪5〜8から路面に作用する駆動トルクは同一でトル
ク配分が異なるように制御する。また、旋回時には、コ
ーナ進入時に前輪5,6側のブレーキ装置10.11に
制動力を、コーナ脱出時に後輪7.8側のブレーキ装置
12.13に制動力を加え、さらに左旋回では右輪6,
8側に荷重移動があるので左輪5゜7側のブレーキ装置
10.12に制動力を、右旋回では右輪6,8側のブレ
ーキ装置11.13に制動力を加え、この制動力により
失われるトルクに相当する分のエンジントルクを増加す
るように制御してトルク配分を変更するものである。
次に、第3図により前記制動力を各車輪で独立して制御
するブレーキコントローラ25の具体例を示す。この例
は左右前輪5,6に対するブレーキ装置10.11(デ
ィスクブレーキのキャリパ)への制動圧の供給系統を示
している。
左前輪側ブレーキ装置10に対する第1油圧ライン39
に制動圧の供給を制御する第1制動圧制御弁41が介装
され、右前輪側ブレーキ装置11に対する第2油圧ライ
ン40に制動圧の供給を制御する第2制動圧制御弁42
が介装されている。
両側動圧制御弁41.42は、シリンダ41a。
42a内にピストン41b、42bを嵌挿して、これら
のシリンダ41a、42a内を容積可変室41c、42
cと制御室41d、42dとに区画すると共に、該ピス
トン41b、42bをスプリング41e、42eにより
容積可変室41c、42cの容積が増大する方向に付勢
した構成とされている。そして、上記容積可変室41c
、42cが、マスクシリンダ38から左前輪側ブレーキ
装置10に至る第1油圧ライン39および右前輪側ブレ
ーキ装置11に至る第2油圧ライン40上にそれぞれ位
置され、通常はマスタンリンダ38で発生された制動圧
がこれらの容積可変室41c。
42cを通って左右のブレーキ装置10.11に供給さ
れるようになっている。
また、上記ピストン41b、42bには、制御室41d
、42dに導入される制御圧により該ピストン41b、
42bがスプリング41e、42eに抗して容積可変室
41c、42cの容積が減少する方向に移動された時に
、これらの容積可変室41c、42cへの制動圧入口を
閉じるチエツクバルブ41f、42fが設けられている
。従って、制御室41d、42dに制御圧が導入されて
ピストン41b、42bがスプリング41e、42eに
抗して移動されると、マスクシリンダ38と容積可変室
41c、42cとの間が遮断されると共に、これらの室
41C,42c内で発生される制動圧が各ブレーキ装置
10.11に供給されることになる。
一方、これらの制動圧制御弁41.42を作動させる第
1および第2アクチュエータ43.44は、それぞれ増
圧用電磁弁43a、44aと、減圧用電磁弁43b、4
4bとで構成されている。
上記増圧用電磁弁43a、44aは、オイルポンプ45
からリリーフ弁46を介して上記制動圧制御弁41.4
2の制御室41d、42dに至る制御圧供給ライン49
.50上に配置され、また減圧用電磁弁43b、44b
は、上記制御室41d。
42dから導かれたドレンライン47.48上に配置さ
れている。そして、これらの電磁弁43a。
43b、44a、44bは前記トルク配分コントローラ
26からの信号により開閉制御され、増圧用電磁弁43
a、44aが開通され且つ減圧用電磁弁43b、44b
が遮断された時に制動圧制御弁41.42の制御室41
d、42dに制御圧が導入され、また増圧用電磁弁43
a、44aが遮断され且つ減圧用電磁弁43b、44b
が開通された時に上記制御室41d、42dから制御圧
が排出されるようになっている。上記構造により各ブレ
ーキ装置10.11に独立した制動圧を作用させるもの
である。また、左右後輪7,8にも同様の制動圧供給系
統を設けることによって、4輪で独立した制動圧を作用
させることができるものである。
前記トルク配分コントローラ26の処理を第4図に示す
フローチャートに基づいて説明する。スタート後、ステ
ップS1で所定時間ごとの計aPl制御タイミングか否
かを判定し、このタイミングになると、前後方向加速度
、横方向加速度、アクセル開度、ブースト値、舵角等の
運動量を各センサからの信号に基づいて計Djする(S
2)。
そして、まず、ステップS3で舵角が所定値以上の旋回
中か否かを判定し、旋回中でないNoの場合には、ステ
ップS4でトルク配分の基本分配比を、前後分配比kを
0.5に左右分配比yを0.5として前後左右で均等と
なるように設定する。
一方、前記ステップS3の判定がYESで旋回中の場合
には、旋回状態に対応してステップS5で前後分配比k
を決定する。この前後分配比には、コーナ進入時にはに
−0,7として後輪7.8に対するトルク配分を大きく
し、旋回中はに−0,5として前後を均等とし、コーナ
脱出時にはに−0,3として前輪に対するトルク配分を
大きく設定する。
これは、旋回開始時には後輪側の駆動力を大きくして回
頭性を向上し、旋回終了時には前輪側の駆動力を大きく
して直進性を向上し、全体として良好な旋回性能を得る
ことから設定している。
更に、この旋回中の左右トルク分配をステップS6で設
定するものであり、横方向加速度が大きくなるほど左右
分配比yが大きくなるように決定する。そして、ステッ
プS7で横方向加速度が正(左旋回)か否かを判定し、
YESで左旋回の場合には旋回フラグF1を1にセット
しくS8)、NOで右旋回の場合には旋回フラグF1を
0にリセットする(S9)。
次に、ステップ810で前後方向加速度に対応して後輪
分配比に、を決定し、加速度が大きくなるほど後輪7.
8へのトルク分配を大きくする。そして、この後輪分配
比koによって前記ステップS4またはS5で設定した
前後分配比kを補正しく5ll)、旋回の有無に関係な
く加速時には後輪に対するトルク配分が大きくなるよう
にする。
また、ステップS12は現在のエンジン発生トルクPs
の計算を行うものであり、ブースト値、スロットル開度
またはアクセル開度に基づいて求める。その後、ステッ
プS13で前記前後分配比kが0.5より小さいか否か
を判定し、この判定がN。
で0.5以上で前輪より後輪側へのトルク配分が大きい
場合には、ステップS14で加速フラグFOを0にリセ
ットし、YESで0.5未満で後輪より前輪側へのトル
ク分配が大きい場合には、ステップS15で加速フラグ
FOを1にセットすると共に、前後分配比kを1−にと
0.5より大きな値に変換する。
続いて、ステップS17で前記前後分配比におよび左右
分配比yを実現するために必要とする要求トルクPrの
計算を行う。この要求トルクPrの計算は、最もトルク
配分の大きな車輪に対する分配トルクPsXkXyを4
倍して求める。上記要求トルクP「がエンジンの最大ト
ルクP maxより小さいか否かを判定しく818)、
エンジントルクに余裕があるYES判定時には、エンジ
ントルクが前記要求トルクPrとなるようにスロットル
開度を増大制御する( S 19)。そして、ステップ
S20で前記加速フラグFOが1にセットされているか
否かを判定し、0にリセットされている加速時には後輪
側に荷重移動があることから、ステップS22で前輪側
のトルクを低減するべく左右前輪5゜6のブレーキ装置
10.11でそれぞれ均等分配から前後トルク分配の差
の半分に相当するトルク分の制動を行うように前輪側に
制動力を加える制御を行う。一方、ステップS20がY
ES判定で加速フラグFOが1にセットされている場合
には、前輪側に荷重移動があることから、ステップS2
1で後輪側のトルクを低減するべく左右後輪7,8のブ
レーキ装置12.13でそれぞれ均等分配から前後トル
ク分配の差の半分に相当するトルク分の制動を行うよう
に後輪側に制動力を加える制御を行う。
更に、ステップS23で前記旋回フラグF1が1にセッ
トされているか否かを判定し、1にセットされている左
旋回時には右輪側に荷重移動があることから、ステップ
S24で左輪側のトルクを低減するべく左前後輪5.7
のブレーキ装置1o112でそれぞれ均等分配から左右
トルク分配の差の半分に相当するトルク分の制動を行う
ように左輪側に制動力を加える制御を行う。一方、ステ
ップS23がNo判定で加速フラグF1が0にリセット
・されている右旋回時には左輪側に荷重移動があること
から、ステップS25で右輪側のトルクを低減するべく
右前後輪6,8のブレーキ装置11,13でそれぞれ均
等分配から左右トルク分配の差の半分に相当するトルク
分の制動を行うように右輪側に制動力を加える制御を行
う。
また、前記ステップ818の判定がNOで、要求トルク
P「がエンジンの最大トルクP maxより大きい場合
には、ステップ826で左右配分を中止して左右分配比
yを0.5とした時の要求トルクP「を計算し、この要
求トルクPrがエンジンの最大トルクP maxより小
さくなったか否かを判定する( S 27)。そして、
最大トルクより小さくなったYES判定時には、エンジ
ントルクが要求トルクPrとなるようにスロットル開度
を制御する(828)。さらに、前記ステップ820〜
S22と同様に、ステップ329〜S31で前後分配比
にの大きさに対し前記加速フラグFOの状態に応じて、
加速時には前輪側に制動力を加える制御を行う一方、減
速時には後輪側に制動力を加える制御を行う。
さらに、前記ステップS27の判定がNOで、左右配分
を中止しても要求トルクPrがエンジンの最大トルクP
 mawより大きい場合には、ステップS32で加速フ
ラグFOが1にセットされているか否かを判定し、0に
リセットされている加速時には、ステップS34でエン
ジントルクを最大トルクP maxとすると共に、トル
ク増加分の半分に相当するトルクの制動を行うように前
輪側に制動力を加える制御を行う。一方、加速フラグF
Oが1に−L/、・されている減速時には、ステップS
33でエンジントルクを最大トルクP iaxとすると
共に、トルク増加分の半分に相当するトルクの制動を行
うように後輪側に制動力を加える制御を行うものである
トルク分配の変更は、例えば、前輪側と後輪側とでそれ
ぞれ50kg−+aの駆動トルクで走行しているとする
と、ギヤ比により車輪駆動力と等価となる様補正したエ
ンジンの発生トルクPsは100kg−mとなる。ここ
で加速状態に対応して左右前輪に合計で30kg−mの
制動トルクを作用させ、さらに、この制動トルクによっ
て失われた駆動トルクをエンジン出力の増大で補うとエ
ンジン出力トルクP「は130 kg−mとなる。これ
を前後に65kg−IIずつ等分配するため、最終的な
分配トルクは前輪が65−30−35kg−mで後輪が
65kg−mとなり、後輪のトルク分配比には0.65
となる。
上記実施例では、前輪5.6側と後輪7,8側との間に
センターデファレンシャル2を、左右前輪5.6問およ
び左右後輪7.8間にそれぞれフロントデファレンシャ
ル3およびリヤデファレンシャル4を配設してエンジン
出力を4輪に伝達する4輪駆動車1とすると共に、さら
に、各車輪5〜8の制動力を独立に制御するブレーキ機
構とし、加速時もしくは旋回走行時に制動力調整によっ
てトルク配分を変更し、この制動によって失われたトル
クを補うようにエンジンのスロットル弁を開くことによ
って、エンジン出力に余裕がある状態において駆動トル
クを維持しつつトルク配分を変更することができ、良好
な発進加速性および旋回走行性を得るようにしている。
尚、前記実施例では、制動力を前後左右の各輪で独立し
て変更可能に設けて、各輪に対するトルク配分を変更可
能としているが、前輪側と後輪側とを独立に制動力を可
変として前後輪だけでトルク配分を変えるようにしても
よく、また、左右輪だけでトルク配分を変えるようにし
てもよい。
(発明の効果) 上記のような本発明によれば、4輪駆動車でエンジン出
力を可変制御する出力制御手段と、前後輪もしくは左右
輪に対する制動力を互いに独立して可変制御するブレー
キ制御手段とを設け、前記出力制御手段およびブレーキ
制御手段の作動を制御するトルク配分変更手段を備えた
ことにより、トルクを低減させたい前後輪もしくは左右
輪の一方に対してブレーキ制御手段によって制動力を加
え、この制動力によって低下するトルクに相当するエン
ジン出力を出力制御手段によって増加制御して、前記制
動力の作用による減速を生じることなくトルク配分を変
更することができ、大型で重量およびコストの上昇を招
くクラッチなどの伝達量を変更する機構を設けることな
(、トルク配分の変更による例えば良好な加速性、旋回
走行性等を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を明示するための概略構成図、 第2図は具体例の4輪駆動車のトルク配分装置の全体構
成図、 第3図は制動圧の独立制御が可能なブレーキ機構の例を
示す油圧回路図、 第4図はトルク配分コントローラの処理を説明するため
のフローチャート図である。 1・・・・・・4輪駆動車、A・・・・・・出力制御手
段、B・・・・・・ブレーキ制御手段、C・・・・・・
トルク配分変更手段、E・・・・・・エンジン、2・・
・・・・センターデファレンシャル、3・・・・・・フ
ロントデファレンシャル、4・・・・・・リヤデファレ
ンシャル、5.6・・・・・・前輪、7.8・・・・・
・後輪、10〜13・・・・・・ブレーキ装置、20・
・・・・・スロットル弁、21・・・・・・スロットル
モータ、22・・・・・・エンジンコントローラ、25
・・・・・・ブレーキコントローラ、26・・・・・・
トルク配分コントローラ。 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エンジン出力を前後輪にそれぞれ伝達するように
    した4輪駆動車において、エンジン出力を可変制御する
    出力制御手段と、前後輪もしくは左右輪に対する制動力
    を互いに独立して可変制御するブレーキ制御手段とを設
    け、前記出力制御手段およびブレーキ制御手段の作動を
    制御し、ブレーキ制御手段による前後輪もしくは左右輪
    の一方輪への制動力の作用および出力制御手段による上
    記制動力に相当するエンジン出力増加により前後輪もし
    くは左右輪に対するトルク配分を変化させるトルク配分
    変更手段を備えたことを特徴とする4輪駆動車のトルク
    配分装置。
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