JPH08324288A

JPH08324288A - 四輪駆動装置

Info

Publication number: JPH08324288A
Application number: JP7137049A
Authority: JP
Inventors: Masao Okada; 正雄岡田; Nobuhiko Hayashi; 暢彦林; Sumio Iwai; 澄男岩井; Watoson Uiru; ワトソンウィル; Shiyowarutaa Dan; ショワルターダン
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-10
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP3579962B2

Abstract

(57)【要約】【目的】四輪駆動走行中に駆動モード検出スイッチ系
に不良が発生しても、ステアリング特性の急変を防止し
得る四輪駆動装置を提供する。【構成】本発明に係る四輪駆動装置５は、エンジン３
からの駆動力を前後輪１，２に分配するためのクラッチ
９と、クラッチ９の締結力を前後輪１，２の速度差に基
づいて制御すると共にそのクラッチ９を断続して四輪駆
動と二輪駆動とを切り換えるコントローラ４５と、四輪
駆動時に四輪１，２を駆動系に接続し、二輪駆動時に前
輪１を駆動系から分断する断続機構４０とを備え、上記
コントローラ４５に、上記断続機構４０の断続を制御し
且つ四輪駆動から二輪駆動への切換時に車速が所定速度
以下になるまで上記断続機構４０の接続状態を保持する
ための演算処理部４７を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンからの駆動力
を前後輪に可変に分配できる所謂トルクスプリット型の
四輪駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】四輪駆動車に適用される四輪駆動装置に
おいては、電子制御式クラッチを備えて前後輪への駆動
力乃至トルクを可変に分配できる所謂トルクスプリット
型のものが実用化されている。これによれば、走行状況
に応じてトルク配分を最適化でき、四輪を常時最適に駆
動することができるため、走行性能を格段に向上すると
共に、不要なスリップ等を防止して安全性をも高めるこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
装置において、二輪駆動への切換えが可能なパートタイ
ム方式を考えた場合、二輪駆動時にクラッチの制御を止
めて分断してしまうのが簡単で、また、運転席から操作
できるスイッチ等を設け、切換えを電気的に行うことも
容易に考えられる。

【０００４】しかし、こうした場合、スイッチ等の故
障、ハーネス異常（断線、ショート等）、或いは乗員に
よる誤操作等が生じると、運転者の意思に反して勝手に
切換えがなされてしまう。特にこのような故障等と、正
規操作による切換えとの判別は極めて難しく、構造的な
対処が非常に困難である。

【０００５】一方、従来の特に後輪駆動ベースの装置に
おいて、四輪駆動から二輪駆動への切換時に前輪をその
駆動系から分断し、走行回転する前輪により駆動系が逆
駆動されるのを防止して、燃費の向上、振動騒音の低減
等を図るものがある。この前輪と駆動系とを断続するの
が断続機構（所謂フリーホイールハブ等）で、これは手
動で操作するものが一般的であるが、運転者の手間を軽
減するため、前述の切換制御と同期させて自動制御する
ことも考えられる。

【０００６】しかし、この場合にも、前述のハーネス異
常等が生じると断続機構の断続が勝手になされてしま
い、特に四輪駆動での走行中に断続機構が分断され、前
輪への駆動力が急に除かれてしまうと、ステアリング特
性がアンダーステア傾向からオーバーステア傾向に急変
することもあり得、操縦安定性が低下する。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決すべく創
案されたものであり、その目的は、四輪駆動から二輪駆
動への切換時におけるステアリング特性の急変を防止し
得る四輪駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る四輪駆動装置は、エンジンからの駆動
力を前後輪に分配するためのクラッチと、クラッチの締
結力を前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのク
ラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とを切り換えるコ
ントローラと、四輪駆動時に四輪を駆動系に接続し、二
輪駆動時に前輪を駆動系から分断する断続機構とを備
え、上記コントローラに、上記断続機構の断続を制御し
且つ四輪駆動から二輪駆動への切換時に車速が所定速度
以下になるまで上記断続機構の接続状態を保持するため
の演算処理部を設けたものである。

【０００９】

【作用】上記構成においては、車速が所定速度以下にな
るまで断続機構が接続状態に保持され、逆に言えば所定
速度以下の場合にのみ分断される。よって、分断を行う
車速を十分安全な低速に定めれば、通常走行中において
の分断を防止できる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の好適実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１１】図１は、本発明に係る四輪駆動装置を示す
構成図である。図中左側に位置する１が前輪、右側に位
置する２が後輪で、これにおいてはエンジン３からの駆
動力によって後輪２が常時直接的に駆動されるようにな
っている。即ち、この四輪駆動装置５は後輪駆動（FR）
ベースとなっている。なお図２は、図１の構成をより具
体的に描いたものなので適宜参照されたい。

【００１２】四輪駆動装置５は、エンジン３からの駆動
力或いはトルクを入力して前後輪１，２に各々出力する
ためのトランスファ６を有する。なお、エンジン３とト
ランスファ６との間には変速装置（トランスミッショ
ン）４が介設される。トランスファ６は、セレクタレバ
ー７の手動操作によって高速段（以下ハイモードとい
う）及び低速段（以下ローモードという）を切り換える
ための切換機構８と、切換機構８からの入力を実質的に
分配するためのクラッチ９とから主に構成される。

【００１３】切換機構８は、入力軸１０に同軸に設けら
れた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤ
としての入力ギヤ１２及び固定ギヤ１３間で歯合回転す
るプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に
伴って入力軸１０回りを回転する円筒状ギヤ１５とを有
する。そして入力スプライン１１、又は円筒状ギヤ１５
に付属したスプラインが、セレクタレバー７の操作によ
り、後輪駆動軸１６の入力端の駆動スプライン１６ａ
に、スライド可能なシフトスリーブ１８を介して選択的
に接続されるようになっている。図示例においては、通
常の四駆走行を想定して四駆ハイモード４Ｈが選択され
ており、この場合、シフトスリーブ１８は、入力スプラ
イン１１と駆動スプライン１６ａとを接続して、入力軸
１０を後輪駆動軸１６に直結する。また四駆ローモード
４Ｌが選択されると、シフトスリーブ１８は、円筒状ギ
ヤ１５に付属したスプラインと駆動スプライン１６ａと
を接続して、後輪駆動軸１６を減速回転させるようにな
る。なお四駆ハイモード４Ｈは、通常の雪道、ぬかるみ
等の路面状況で選択され、四駆ローモード４Ｌは、急
坂、極悪路、けん引等の比較的高い駆動力を要する状況
で選択される。

【００１４】後輪駆動軸１６の出力端には、終減速装置
１７の一部をなす小ギヤ１６ｂが設けられ、小ギヤ１６
ｂは、デファレンシャルケース１９に一体に設けられた
大ギヤ２０を駆動する。そして大ギヤ２０は、左右の差
動小ギヤ２１及び後輪車軸２２を介して後輪２をそれぞ
れ駆動する。なお図２に示すように、後輪駆動軸１６に
おいて、そのトランスファ６から延出する部分は後輪側
プロペラシャフト１６ｃによって形成される。

【００１５】クラッチ９は、湿式多板式の構成が採用さ
れ、即ちこれは、後輪駆動軸１６に列設された複数のイ
ンナプレート２３と、インナプレート２３間に配置され
たアウタプレート２４との摩擦接続により駆動力を分配
するようになっている。インナプレート２３は後輪駆動
軸１６に、またアウタプレート２４はクラッチハウジン
グ２５にそれぞれスプライン嵌合されており、軸方向に
はスライド移動でき、回転方向には移動できぬようにな
っている。クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６の
回りを回転可能である。そしてインナプレート２３とア
ウタプレート２４とは、その近傍に固定されたアクチュ
エータ即ち電磁ソレノイド２６の発生電磁力をきっかけ
に、スライド移動して圧着を行うようになっている。よ
って、このクラッチ９においては、電磁ソレノイド２６
を制御することでインナプレート２３とアウタプレート
２４との接触状態或いは当たり具合を制御し、前後輪
１，２への分配トルクを車両の走行状態に応じて制御す
る仕組みとなっている。そして、このようにクラッチ９
の締結力を制御することにより、クラッチ９からは0:10
0 〜50:50 （前輪：後輪）の分配トルクを常時連続的に
得ることができる。

【００１６】さらに、クラッチハウジング２５と後輪駆
動軸１６とには直結用スプライン２７，２８がそれぞれ
設けられる。これら直結用スプライン２７，２８は、四
駆ローモード４Ｌが選択されたとき、スライド可能な接
続スリーブ２９によって互いに接続される。こうなる
と、クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６に直結さ
れることになり、メカニカルロックが達成されてクラッ
チ９による分配トルク制御はなされない。このように、
直結用スプライン２７，２８と接続スリーブ２９とは、
クラッチ９の前輪駆動側を後輪駆動系に直結するため直
結機構９ａを形成する。

【００１７】図３には、セレクタレバー７を乗員室内か
ら見たときの様子が示されている。セレクタレバー７
は、クランク状のゲート５５に沿って移動可能で、ゲー
ト５５には、四駆ローモード４Ｌ及び四駆ハイモード４
Ｈに加え、後述するニュートラルモードＮ及び二駆ハイ
モード２Ｈのポジションがそれぞれ与えられている。よ
って運転者は、セレクタレバー７をゲート５５に沿って
移動して各モードを選択することになる。そして図１，
図２に示すように、トランスファ６には、セレクタレバ
ー７のポジションによってON/OFFが切り換わる二つのス
イッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられる。これらスイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２のON/OFFの組み合わせは図４に示す通りで
ある。

【００１８】図１に戻って、クラッチハウジング２５に
はスプロケット３０が設けられ、スプロケット３０から
は前輪駆動力が、チェーン３１及び駆動スプロケット３
２を介して前輪駆動軸３３に伝達される。そして前記同
様、前輪駆動軸３３の出力端には終減速装置３４の一部
をなす小ギヤ３５が設けられ、小ギヤ３５は大ギヤ３
６、デファレンシャルケース３７、差動小ギヤ３８及び
前輪車軸３９を介して前輪１をそれぞれ駆動する。なお
図２に示すように、前輪駆動軸３３において、そのトラ
ンスファ６から延出する部分は前輪側プロペラシャフト
３３ａによって形成される。

【００１９】さらに、トランスファ６において、後輪駆
動軸１６と前輪駆動軸３３とには速度検出のための突起
付ディスク４１，４２がそれぞれ設けられる。突起付デ
ィスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突
起を有する。そして突起付ディスク４１，４２の近傍に
は、ホール素子を用いた無接触近接式の速度センサ４
３，４４が設けられ、速度センサ４３，４４は、回転す
るディスク４１，４２の突起が通過する毎にパルス信号
を出力する。

【００２０】これら速度センサ４３，４４は、主にクラ
ッチ９の電子制御を行うためのコンピュータ式コントロ
ーラ４５（例えばＥＣＵ）に電気的に接続される。コン
トローラ４５は、速度センサ４３，４４からの信号及び
他の信号等を入力する入力部４６と、入力部４６からの
入力信号に基づき演算処理を行う演算処理部４７と、演
算処理部４７で得られた出力値等に基づき出力信号や作
動電流を出力する出力部４８とから主に構成される。こ
こで、出力部４８から電磁ソレノイド２６に出力される
作動電流は、具体的にはパルス電流によるデューティ比
の変化により増減される。そしてその作動電流の増減に
よりクラッチ９の電子制御が達成される。またコントロ
ーラ４５は、セレクタレバー７のポジションを示すスイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２によるON/OFF信号や、後述する断続
機構４０の接続状態を示す信号等も入力して、かかる四
輪駆動装置５を一括して制御するものである。

【００２１】四駆ハイモード４Ｈにおける通常制御にお
いて、演算処理部４７は、速度センサ４３，４４からの
パルス信号を読み取って、時間当たりの回転位相から、
各軸１６，３３の回転速度、さらにはそれらを補正して
後輪速度Ｖｒ及び前輪速度Ｖｆを算出する。なお本実施
例では、前輪速度Ｖｆを車両自体の速度即ち車速に等し
いとしている。そしてこれらに速度差がある場合、例え
ば発進加速等においてＶｒ＞Ｖｆの場合には、その速度
差を打ち消すように前輪１側にトルクを分配させる。具
体的には、電磁ソレノイド２６に与える作動電流を増大
して、インナプレート２３とアウタプレート２４との押
付けを強くする。一方Ｖｒ■Ｖｆの場合は、それらプレ
ート２３，２４の押付けを逆に弱くする。こうしてコン
トローラ４５は、速度センサ４３，４４からパルス信号
が送出される瞬間毎に、インナープレート２３とアウタ
プレート２４との圧着を増減し、クラッチ９の制御を行
う。

【００２２】一方、前述したように、かかる四輪駆動装
置５においては、二駆ハイモード２Ｈ即ち高速二輪駆動
モードを選択することもできる。この場合、シフトスリ
ーブ１８及び接続スリーブ２９の位置は四駆ハイモード
４Ｈの場合に等しく、クラッチ９は分断されたまま制御
がなされない。

【００２３】そして二駆ハイモード２Ｈのとき、一方即
ち左側の前輪車軸３９は、その車軸３９の接続・分断を
行うための断続機構４０によって分断される。具体的
に、前輪車軸３９は分割車軸３９ａ，３９ｂからなり、
分割車軸３９ａ，３９ｂには断続用スプライン５６ａ，
５６ｂが設けられ、これら断続用スプライン５６ａ，５
６ｂは、四駆ハイモード４Ｈのときには接続スリーブ４
０ａを介して接続される一方、二駆ハイモード２Ｈのと
きには接続スリーブ４０ａのスライド移動により分断さ
れる。ここで接続スリーブ４０ａの移動は、セレクタレ
バー７の操作と同期して、アクチュエータ４０ｂによる
空気圧制御によって自動的になされる。

【００２４】図２にはアクチュエータ４０ｂの構成が詳
細に示されており、これによると、断続機構４０にはバ
キュームポンプ５０が接続され、バキュームポンプ５０
で発生した真空圧はバキュームタンク５１に溜められ、
その真空圧が電磁弁５２の切換えによって断続機構４０
に選択的に供給されることにより、接続スリーブ４０ａ
の往復移動がなされて断続機構４０の自動切換が達成さ
れる。なお５３は逆止弁である。

【００２５】ここで、演算処理部４７は、出力部４８か
ら電磁弁５２に作動電流を供給して前述の制御を実行す
る。そして演算処理部４７は、断続機構４０に設けられ
たスイッチＳＷ３により、接続スリーブ４０ａの位置を
検出して断続を確認することができる。断続機構４０は
スイッチＳＷ３がONのときに接続、 OFFのときに分断す
るようになっており、そのON/OFFと各モードとの組み合
わせは図４に示す通りである。これによれば、四輪駆動
の場合はON（接続）、それ以外の場合は OFF（分断）に
なっているのが分かる。

【００２６】このように、前輪車軸３９が分断される
と、左右の前輪１は前輪駆動系から分断されて走行中フ
リーに回転できるようになる。そして、それらの走行中
の回転により、前輪駆動軸３３からクラッチハウジング
２５に至る前輪駆動系が逆駆動されないので、それらを
走行中であっても静止状態に保持でき、燃費の悪化、振
動騒音等を防止できる。

【００２７】次にニュートラルモードＮについて説明す
ると、前述したように、四駆ローモード４Ｌの場合、切
換機構８においては円筒状ギヤ１５及び駆動スプライン
１６ａが、直結機構９ａにおいては直結用スプライン２
７及び２８がそれぞれメカニカルに接続される。そして
四駆ハイモード４Ｈから四駆ローモード４Ｌへの切換え
を考えた場合、各ギヤには速度差があるため調速が必要
となるが、本実施例では調速のための機構を持たないた
め、各ギヤの接続は停止時のみ行うことができる。よっ
て途中で、一旦ニュートラルモードＮに入れて各ギヤを
完全に分断し、シフトスリーブ１８及び接続スリーブ２
９を一方にのみ噛み合う中間位置にした後、それから接
続を行うようにして接続をスムーズにしている。またニ
ュートラルモードＮを設けたことで、四駆ハイモード４
Ｈから四駆ローモード４Ｌへの直接的な切換えを防止
し、これにより各機構８，９ａの破損防止等を図れる。
ここでニュートラルモードＮにおいては、エンジン３か
らの駆動力は前後輪１，２いずれにも伝達されず、また
前述のクラッチ９の制御も行われない。

【００２８】このように、かかる四輪駆動装置５は、可
変分配式で且つパートタイム式の構成がなされている。

【００２９】さて、特に四駆ローモード４Ｌで走行中、
スイッチＳＷ１，ＳＷ２の故障、或いはこれらスイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２とコントローラ４５とを結ぶハーネスの
異常等により、図４に示すON/OFFの組み合わせが変わ
り、即ちモード切換信号がコントローラ４５に入力され
て、二駆ハイモード２ＨやニュートラルモードＮが不意
に選択されてしまう場合がある。こうなると、前述した
ような断続機構４０の制御が実行されて断続機構４０が
分断状態となり、実質的な二輪駆動或いはニュートラル
状態となって操縦安定性が低下する場合がある。

【００３０】そこで、本実施例では、このような問題を
解決すべく以下の制御を実行している。

【００３１】図５は、コントローラ４５の演算処理部４
７による断続機構４０の制御のフローチャートを示す。
四駆ローモード４Ｌで走行中、ハーネス異常等により二
駆ハイモード２Ｈ或いはニュートラルモードＮへのモー
ド切換信号が入力されると、先ず前輪側速度センサ４４
の信号から前輪速度Ｖｆを読み取る。そしてＶｆが所定
速度Ｖ₀以下、即ち十分な低速以下であるかどうかを判
断して、そうであれば次のステップに進んで、後輪側速
度センサ４３の信号から後輪速度Ｖｒを読み取る。そし
て同じくＶｒがＶ₀以下であるかどうかを判断し、そう
であれば次のステップに進んで、電磁弁５２に作動電流
を供給して断続機構４０を分断する。一方これにおいて
は、モード切換信号の入力後、前輪速度Ｖｆ（車速に等
しい）と後輪速度ＶｒとのいずれもがＶ₀以下まで落ち
ない限り、断続機構４０の接続状態は保持される。

【００３２】これによると、四駆ローモード４Ｌで走行
中不意に切換えがなされても、断続機構４０が接続され
続けるため、前輪１が駆動系から外れて完全な二輪駆動
或いはニュートラル状態に切り換わってしまうのを防止
でき、これによりステアリング特性の急変を防止でき、
操縦安定性を保持できる。ここで、断続機構４０が分断
する車速を十分な低速としたので、分断を安全な速度に
て行うことができる。或いは、速度Ｖ₀は実質上停止と
同等な速度に設定され、本実施例の場合、停止又はそれ
に近い状態ではじめて分断を行うとも言える。なお上記
の制御は、四駆ローモード４Ｌからの切換えの場合に限
られ、四駆ハイモード４Ｈからの切換えの場合は走行状
況等に即した別の制御が実行される。そして四駆ローモ
ード４Ｌからの切換えがなされたという判断は、演算処
理部４７が切換前のモードを監視することにより行われ
ている。上記においては、ハーネス異常等の場合を想定
して説明したが、正規操作による切換えの場合も全く同
様な制御がなされ、つまりこの制御はフェイルセーフの
機能をも兼ね備えたものである。

【００３３】尚、本発明は上記実施例に限るものではな
く、例えば断続機構を前輪車軸以外の場所に設ける等、
様々な変形実施例が可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３５】（１）四輪駆動走行中に駆動モード検出
スイッチ系に不良が発生しても、ステアリング特性の急
変を防止でき、操縦安定性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る四輪駆動装置の実施例を示す構成
図である。

【図２】図１の四輪駆動装置をより具体的に描いた構成
図である。

【図３】セレクタレバー及びゲートを示す平面図であ
る。

【図４】各モードにおけるスイッチのON/OFFの組合せを
示す表である。

【図５】演算処理部による制御を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１前輪２後輪３エンジン５四輪駆動装置９クラッチ４０断続機構４５コントローラ４７演算処理部

フロントページの続き (72)発明者ウィルワトソンアメリカ合衆国ミシガン州スターリング・ハイツ 18 １／２マイル・ロード 6690 ボーグ・ワーナー・オートモーティブ・インク・パワートレイン・システムズ・コーポレーション内 (72)発明者ダンショワルターアメリカ合衆国ミシガン州スターリング・ハイツ 18 １／２マイル・ロード 6690 ボーグ・ワーナー・オートモーティブ・インク・パワートレイン・システムズ・コーポレーション内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンからの駆動力を前後輪に分配す
るためのクラッチと、該クラッチの締結力を前後輪の速
度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して
四輪駆動と二輪駆動とを切り換えるコントローラと、四
輪駆動時に四輪を駆動系に接続し、二輪駆動時に前輪を
駆動系から分断する断続機構とを備え、上記コントロー
ラに、上記断続機構の断続を制御し且つ四輪駆動から二
輪駆動への切換時に車速が所定速度以下になるまで上記
断続機構の接続状態を保持するための演算処理部を設け
たことを特徴とする四輪駆動装置。