JPH0419231A - 駆動力配分切換式４輪駆動自動車 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、駆動力の配分を切り換えうる４＠粁動自動車
に関し、特に、車輪のスリップを抑制するために用いて
好適のヨー角加速度に基づいて駆動力の配分を切り換え
る手段をそなえた能動力配分切換式４６１１動自動車に
関する。

［従来の技術］ ４輪駆動自動車において、従来より、前輪側に伝達され
るトルクと後輪側に伝達されるトルクとの比を運転状態
に応じて制御するように構成された駆動力伝達装置が種
々知られている。

例えば、センターデフにＶＣＵ　（ビスカス・カップリ
ング・ユニット）等の差動制限装置を付設して、センタ
ーデフの回転数差を適当に規制するようにした駆動力伝
達装置や、油圧多板クラッチ等によって制御油圧に応じ
て動力伝達状態を調整できるようにした駆動力伝達装置
が開発されている。

そして、このような駆動力伝達装置によって、車両の走
行状態等に応じて、種々の制御を行なうことが考えられ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、センターデフにより前後輪間の差動が許容さ
れると１前後輪のうちのいずれかの車輪がスリップする
ことがある。この場合には、駆動力がす入てこのスリッ
プしている車輪へ伝わってしまい、エンジンの出力トル
クが路面に伝達されなくなり、車両の加速等が困難にな
る。

そこで、車輪がスリップしたら、差動制限装置によって
速やかにセンターデフの差動を規制して、車輪のスリッ
プを抑制させることが考えられる。

本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、通常時
には前後輪間の差動を許容して所定の駆動力配分を得ら
れるようにしながら車輪の空転開始時には前後輪間の差
動を速やかに規制して車輪のスリップを確実に抑制でき
るようにした、駆動力配分切換式４輪駆動自動車を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明の駆動力配分切換式４輪駆動自動車は
、エンジンの出力トルクを前輪と後輪とに伝達して車両
を能動しうる４輪駆動自動車において、該出力トルクを
該前輪と該後輪とに配分制御しうる駆動力配分制御手段
と、該前輪の回転速度を検出する前輪速度検出手段と、
該後輪の回転速度を検出する後輪速度検出手段と、これ
らの検出手段からの情報に基づいて該前輪および該後輪
への駆動力の配分状態を制御するための制御信号を出力
する制御手段とをそなえ、該駆動力配分制御手段が前輪
側と後輪側とを差動するセンタディファレンシャルと該
センタディファレンシャルの差動を制限する差動制限機
構とから構成され、該制御手段が、上記の前輪速度検出
手段および後輪速度検出手段で検出された各車輪の回転
速度の差を算出する回転速度差算出部と、該回転速度差
算出部で算出された回転速度差を予め設定された閾値と
比較判定する比較判定部と、該比較判定部で該回転速度
差が該閾値よりも小さい場合には該センタディファレン
シャルの差動を制限しないように該駆動力配分制御手段
へ制御信号を出力し該回転速度差が該閾値よりも大きい
場合には該センタディファレンシャルの差動を制限する
ように該能動力配分制御手段へ制御信号を出力する制御
信号出力部とをそなえていることを特徴としている。

［作　用コ 上述の本発明の能動力配分切換式４輪駆動自動車では、
制御手段の回転速度差算出部で、前輪速度検出手段およ
び後輪速度検出手段で検出された各車輪の回転速度の差
が算出され、比較判定部で、算出された回転速度差を予
め設定された閾値と比較されて、上記の回転速度差が閾
値よりも小さい場合には、制御信号出力部から駆動力配
分制御手段へ、該センタディファレンシャルの差動を制
限しないような制御信号が出力され、上記の回転速度差
が閾値よりも大きい場合には、制御信号出力部から駆動
力配分制御手段へ、該センタディファレンシャルの差動
を制限するように制御信号が出力される。これにより、
車両は、通常時には、前後輪間の差動を一定の範囲で許
容されて所定の駆動力配分で４輪駆動され、いずれかの
車輪がスリップした場合には、速やかに差動が制限され
て車輪のスリップが抑制される。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての能動力配分
切換式４輪駆動自動車について説明すると、第１図はそ
の能動系の模式的な構成図、第２図はその制御内容を示
すフローチャート、第３図はその制御に応じたヨー角速
度の特性を示すグラフである。

全体構成を示す第１図において、符号２はエンジンであ
って、同エンジン２の出力はトルクコンバータ４及び自
動変速機６を介して出力軸８に伝達される。出力軸８の
出力は、中間ギア１０を介して遊星歯車式差動装置（セ
ンタデフ＝センタディファレンシャル）１２に伝達され
る。

この遊星歯車式差動装置１２の出力は、一方において減
速歯車機構１９．前輪用の差動歯車装置１４を介して車
軸１７Ｌ、１７Ｒから左右の前輪１６．１８に伝達され
、他方においてベベルギヤ機構１５．プロペラシャフト
２０及びベベルギヤ機構２１．後輪用の差動歯車装置２
２を介して車軸２５Ｌ、２５Ｒから左右の後輪２４．２
６に伝達される。遊星歯車式差動装置１１２は、従来周
知のものと同様にサンギア１２ａ、同サンギア１２ａの
外方に配置されたプラネタリギア１２ｂと、同プラネタ
リギア１２ｂの外方に配置されたリングギア１２ｃとを
備え、プラネタリギア１２ｂを支持するキャリア１２ｄ
に自動変速機６の出力軸８の出力が入力され、サンギア
１２ａは前輪用差動歯車装置１４に連動され、リングギ
ア１２ｃはプロペラシャフト２０に連動されている。

さらに、リングギア１２ｃとキャリア１２ｄとの間には
自身の油圧室に作用される圧力によって摩擦力が変わる
油圧多板クラッチ２８が駆動力配分制御手段として介装
されている。

遊星歯車式差動装置１２は、油圧多板クラッチ２８を完
全フリーの状態からロックさせた状態まで適宜制御する
ことにより、前輪側及び後輪側へ伝達されるトルクを、
前１ｍ：後輪が完全フリー時の一定比（例えば約３３：
６７程度）からロック時の一定比（ここでは、５０：５
０程度）の間で制御することができる。つまり、油圧多
板クラッチ２８の油圧室内の圧力が圧力最小状態（Ｍｉ
ｎ）即ちゼロで、完全フリーの状態のときは、前ａ：後
輸が３３　：　６７程度であり（前輪系と後輪系との負
荷バランス等によって異なるが一般的にはこの程度の値
となる）、油圧室内の圧力が圧力最大状態（Ｍａｘ）即
ち設定圧（例えば９ｋｇ／ｃｉ）のとされて油圧多板ク
ラッチ２８がロック状態にあって、差動制限が実質的に
ゼロとなると、前輪：後輪が設定された一定比５０　：
　５０となって直結状態となる。

また、符号３０はステアリングホイール３２の中立位置
からの回転角度、即ち操舵角θを検出する操舵センサ、
３４ａは車体の前部に作用する横方向の加速度Ｇ□を検
出する前部横加速度センサ（前部横加速度手段）、３４
ｂは車体の後部に作用する横方向の加速度Ｇ２を検出す
る後部横加速度検出センサ（後部横加速度検出手段）、
３６は車体に作用する前後方向の加速度Ｇｘを検出する
前後加速度センサ、３８はエンジン２のスロットル開度
０丁を検出するスロットルセンサ、３９はエンジン２の
エンジンキースイッチ、４０．４２．４４．４６はそれ
ぞれ左前輪１６、右前輪１８、左後輪２６．右後輪２８
の回転速度を検出する前輪速度検出手段および後輪速度
検出手段としての車輪速センサであり、車速もこれらの
車輪速センサ１６，１８，２６，２８の検出値に基づい
て算出する。また、４１はエンジン回転数センサである
。

これらスイッチ及び各センサの出力はコントローラ（制
御手段）４８に入力される。コントローラ４８では、こ
れらのセンサの検出値に基づいて各油圧多板クラッチ２
８の結合状態の制御を行なうようになっている。

符号５０はアンチロックブレーキ装置であり、このアン
チロックブレーキ装置５０は図示しないブレーキスイッ
チと連動して作動する。つまり、ブレーキペダルの踏込
時にブレーキスイッチがオンとなると、これに連動して
アンチロックブレーキの作動信号が出力されて、アンチ
ロックブレーキ装置５０が作動する。そして、アンチロ
ックブレーキの作動信号が出力されるときには同時にそ
の状態を示す信号がコントローラ４８に入力されるよう
に構成されている。また、５２はコントローラ４８の制
御信号に基づき点灯する警告灯である。

なお、コントローラ４８は、図示しないが後述する制御
に必要なＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェイス等を
備えたコンピュータである。

符号５４は油圧源、５６は同油圧源５４と油圧多板クラ
ッチ２８の油圧室との間に介装された圧力制御弁であり
、この圧力制御弁５６はコントローラ４８からの制御信
号により制御されるようになっている。

ところで、コントローラ４８には、前輪１６゜１８およ
び後輪２４．２６への駆動力の配分状態を制御するため
に、上述のように圧力制御弁５６へ制御信号を出力する
制御信号出力部４８ｃが設けられるが、コントローラ４
８には、さらに、前輪および後輪の各車輪速センサ１６
，１８，２６゜２８で検出された前輪の回転速度ωｆと
後輪の回転速度ω、との差１ωｆ−ω４Ｉを算出する回
転速度差算出部４８ａと、この回転速度差算出部４８ａ
で算出された回転速度差１ωｆ−ωｒｌを予め設定され
た閾値ω。と比較判定する比較判定部４８ｂとが設けら
れている。

なお、前輪の回転速度ωｆは、前輪の各車輪速センサ１
６，１８の検出値ωｆｆｆｉｔωｆｒの平均値、つまり
、ω、＝（ωｆ！十ωｆｒ）／２であり、後輪の回転速
度ω１は、後輪の各車輪速センサ２６゜２８の検出値ω
ｒＬ、ωｒｒの平均値、つまり、ω１＝（ωｒ４＋ωｒ
ｒ）／２である。

本発明の駆動力配分切換式４輪駆動自動車は、上述のご
とく構成されているが、次に、第３図のフローチャート
にしたがってその駆動系の動作を説明する。

まず、車輪速センサ４０．４２．４４．４６で前輪の回
転速度ωｆと後輪の回転速度ω１とを読み込んで（ステ
ップ５１）１回転速度差算出部４８ａで、前輪の回転速
度ωｆと後輪の回転速度ω１との差１ωｆ−ωｒ１を算
出して、比較判定部４８ｂで、回転速度差１ωｆ−ωｒ
Ｉが閾値ω。よりも大きいかどうかを判定する（ステッ
プｓ２）。

そして、回転速度差１ωｆ−ωｒ１が閾値ω。よりも大
きくなければ、ステップＳ４に進んで、制御信号出力部
４８ｃから圧力制御弁５６へ油圧を最小（Ｍｉｎ）にす
るように制御信号が出方される。これによって、油圧多
板クラッチ２８の油圧室内の圧力がゼロとされて、油圧
多板クラッチ２８が完全フリーとなって、センタデフが
作動するセンタデフ・フリーの状態となり、前輪および
後輪へのトルク配分比が３３　：　６７程度となる。

一方、回転速度差１ωｆ−ωｒ１が閾値ω。よりも大き
くなければ、ステップＳ３に進んで、制御信号出力部４
８ｃから圧力制御弁５６へ油圧を最大（Ｍａｘ）にする
ように制御信号が出力される。

これによって、油圧多板クラッチ２８の油圧室内の圧力
が設定圧（例えば９　ｋｇ／ｄ）とされ、油圧多板クラ
ッチ２８がロックされセンタデフが直結状態（センタデ
フ・ロック状態）となって、前輪および後輪への所定の
トルク配分比（ここでは、５０：５０）で、各輪に確実
に駆動トルクが伝達される。

このように、前輪の車輪速ωｆと後輪の車輪速ω、との
差１ωｆ−ωｒ１に応じて駆動トルクの伝達状態を制御
することにより、通常走行時には前輪と後輪との差動を
許容しながら主体として後輪を駆動する４輪駆動モード
で走行し、所謂スポーツ走行と呼ばれる操縦性を楽しみ
ながらの走行ができ、走行中にいす、れかの車輪にスリ
ップが生じようとすると差動を制限した直結４輪駆動モ
ードに切り換えられて、車輪のスリップが防止され、駆
動力が確実に各車輪へ伝達されるようになり、特に、車
両の加速を確実に行なうことができる。

なお、第３図は、車両の加速時の車体の前後Ｇの時間変
化を示すグラフであり、曲＠Ｑａはセンタデフ・フリー
の特性、曲線ｂ１は閾値ω。を小（６０ｒｐｍ）とした
スリップ抑制制御を行なったときの特性、曲線ｂ２は閾
値ω。を中（１２０ｒｐｍ）としたスリップ抑制制御を
行なったときの特性、曲線ｂ３は閾値ω。を大（２４Ｏ
ｒｐｍ）としたスリップ抑制制御を行なったときの特性
。

曲線Ｃはセンタデフ・ロックの直結状態での特性をそれ
ぞれ示している。

第３図に示すように、各曲線ａ、ｂｌ、ｂ２゜ｂ３にお
いては、加速開始後に前後Ｇの急激な低下がみられるが
、これは車輪のスリップによる駆動力伝達の低下を示し
、スリップ抑制制御を行なった場合には、各閾値ω。に
応じて前後Ｇが上昇する。特に、曲線ｂ２のように閾値
ω。を中としたときには、はじめから直結４輪輛動を行
なった場合（曲線Ｃ参照）に比べて加速力が大幅に向上
することがわかる。このように、回転速度差の閾値ω。

は最適なものを設定する必要がある。

また、この実施例では、回転速度差の閾値ω。

を一定値としているが、この閾値ω。を車速に対応して
変更するようにしてもよい。例えば、低速時の閾値ω。

は大きな値に、高速時の閾値ω。は小さな値に変更する
ことで、低速時の制御頻度は減らしながら、高速時にお
ける制御を高感度に行なうことができる。また、閾値ω
。を車速のある関数として定義して車速に応じて最適な
閾値ω。を適宜設定するようにしてもよい。

さらに、前輪および後輪へのトルク配分比は、上述の各
値に限るものでなく、通常のセンタデフの差動制限を行
なわない場合の走行状態は、後輪を主体として駆動する
４輪駆動モートではなく前後輪にほぼ均等にトルク配分
した駆動モード等も考えられる。

また、差動制限を行なって直結４輪即動走行でのトルク
配分も５０　：　５０に限るものではない。

つまり、一般には、前輪の終減速比ρｆ、前輪の動荷重
半径ｒｆ＋後輪の終減速比ρ１．後輪の動荷重半径ｒｒ
及びトランスファー比ρｔの間に、（ｐｔ／ｒｆ）＝（
ρ１・ρｔ／ｒｒ）の関係が成立するように設定して、
直結状態での前輪：後輪のトルク配分比を５０　：　５
０とするが、すべての走行状態で、 （ρｒ／ｒｆ）＜　（ρｒ’ρ、／ｒｒ）・・・（１）
の関係が成立するように設定することが考えられる。

なお、前輪の終減速比ρｆは例えば減速歯車機構１９に
関し、後輪の終減速比ρ１は例えばベベルギヤ機構２１
に関し、トランスファー比ρ、は例えばベベルギヤ機構
１５に関する値である。

このような設定により、前輪及び後輪がともにスリップ
していなければ、油圧多板クラッチ２８のクラッチディ
スクについては、後輪側の回転速度の方が前輪側の回転
速度よりも速くなる。このため、油圧多板クラッチ２８
の油圧室内の圧力を上げてクラッチを接続状態にすると
、後輪側のクラッチディスクと後輪側のクラッチディス
クとの間で、この差回転に応じて、後輪側から前軸側へ
とトルク伝達が行なわれる。

これにより、前輪側への配分トルクを後輪側よりも格段
に大きくすることができて、前輪側へのトルクが最大と
なるトルク配分比は、上述の（ρｆ／ｒｆ）の値及び（
ρ、・ρｔ／ｒｒ）の値の設定等により、前輪へのトル
ク配分を大幅に増大することができ、例えば、前後輪へ
のトルク配分比、つまり、前輪：後輪を１００：Ｏにす
ることやこれ以上（例えば１２０ニー２０）に設定する
こともできる。

したがって、（ρｔ／ｒｔ）の値及び（ρ、・ρ。

／ｒｒ）の値を適当に設定することで、直結４輪能動時
のトルク配分比（前輪：後輪）を、自由に設定でき、セ
ンタデフ作動時のトルク配分比から直結４輪駆動時のト
ルク配分比まで極めて広い範囲で調整できるようになる
。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の駆動力配分切換式４輪駆
動自動車によれば、前輪の車輪速と後輪の車輪速との差
に応じて駆動トルクの伝達状態を制御することにより、
通常走行時には前輪と後輪との差動を許容しながら例え
ば主体として後輪を駆動する４輪駆動モードで走行し、
所謂スポーツ走行と呼ばれる操縦性を楽しみながらの走
行ができ、走行中にいずれかの車輪にスリップが生じよ
うとすると差動を制限した直結４＠駆動モードに切り換
えられて、車輪のスリップが防止され、駆動力が確実に
各車輪へ伝達されるようになり、特に、車両の加速を確
実に行なうことができるようになる。また、直接、車輪
速差に基づいて制御しているので、制御の信頼性が向上
するとともに、他の制御に用いられる車輪速検出手段を
兼用できるので、装置の簡素化とともにコスト低減に寄
与しうる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての駈動力配分切換
式４輪駆動自動車を示すもので、第１図はその能動系の
模式的な構成図、第２図はその制御内容を示すフローチ
ャート、第３図はその制御に応じたヨー角速度の特性を
示すグラフである。 ２−エンジン、４−トルクコンバータ、６−自動変速機
、８−出力軸、１〇−中間ギア、１２−遊星歯車式差動
装置！（センタデフ）、１２ａ−サンギア、１２ｂ−プ
ラネタリギア、１２ｃｍリングギア、１２ｄ−キャリア
、１４−・−前輪用の差動歯車装置、１５−ベベルギヤ
機構、１６・−前軸、１７Ｌ、１７Ｒ−車軸、１８−前
輪、１９−減速歯車ｆｉ４１１．２０−フロペラシャフ
ト、２１−ベベルギヤ機構、２２−差動歯車装置、２４
・・・後輪、２５Ｌ、２５Ｒ・−車軸、２８−油圧多板
クラッチ、３〇−操舵センサ、３２−ステアリングホイ
ール、３４ａ、３４ｂ−一横加速度センサ、３６−前後
加速度センサ、３８・−スロットルセンサ、３９・−エ
ンジンキースイッチ、４１−エンジン回転数センサ、４
０．４２−・−前軸速度検出手段としての車輪速センサ
、４４．４６・−後軸速度検出手段とじての車輪速セン
サ、４８−コントローラ（制御手段）、４８ａ−回転速
度差算出部、４８ｂ−比較判定部、４８ｃ−制御信号出
力部、５ｏ−アンチロックブレーキ装置、５１−ブレー
キペダル、５２−警告灯、５４−油圧源、５６−圧力制
御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの出力トルクを前輪と後輪とに伝達して車両
   を駆動しうる４輪駆動自動車において、該出力トルクを
   該前輪と該後輪とに配分制御しうる駆動力配分制御手段
   と、該前輪の回転速度を検出する前輪速度検出手段と、
   該後輪の回転速度を検出する後輪速度検出手段と、これ
   らの検出手段からの情報に基づいて該前輪および該後輪
   への駆動力の配分状態を制御するための制御信号を出力
   をる制御手段とをそなえ、該駆動力配分制御手段が前輪
   側と後輪側とを差動するセンタディファレンシャルと該
   センタディフアレンシャルの差動を制限する差動制限機
   構とから構成され、該制御手段が、上記の前輪速度検出
   手段および後輪速度検出手段で検出された各車輪の回転
   速度の差を算出する回転速度差算出部と、該回転速度差
   算出部で算出された回転速度差を予め設定された閾値と
   比較判定する比較判定部と、該比較判定部で該回転速度
   差が該閾値よりも小さい場合には該センタデイフアレン
   シャルの差動を制限しないように該駆動力配分制御手段
   へ制御信号を出力し該回転速度差が該閾値よりも大きい
   場合には該センタディフアレンシャルの差動を制限する
   ように該駆動力配分制御手段へ制御信号を出力する制御
   信号出力部とをそなえていることを特徴とする、駆動力
   配分切換式４輪駆動自動車。