JPS59160630A - ４輪駆動車 - 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】 この発明は、２輪４輪切換手段が２＠駆動動力の状態に
切換作動しているときに、路面とタイヤとの間の摩擦係
数が所定値以下になるとその２輪駆動方式を自動的に４
輪駆動方式に切換えることができるようにした４輪駆動
車に関する。

一般に、２輪駆動車は駆動摩擦力を発生ざゼる車輪が２
輪だけなので坂道を登る力が弱く、２つの駆動輪のうち
１つでもオフロート　（道路外）のぬかるみ等に入り込
むと左右輪の差動装置により全く駆動力を発生できなく
なり、さらに、車輪の半径より高い障害物を乗り越える
ことができない等の欠点を有している。また、雨、雪ま
たは氷等によりタイヤと路面との間の摩擦係数が所定値
以下になると駆動輪が２つだけではスリップしてしまう
。このような２輪駆動車の欠点を解決するために４輪駆
動車か用いられている。４輪駆動車においては４つの車
輪で駆動摩擦力を発揮するため、タイヤと路面との間の
ｊ駅諒係数が低くなっても車輪のスリップを防止して圧
密に走行することが可能となる。ところが、４輪駆動車
は以上の欠点を解決することはできるが、第１図に示す
ように、操向車輪の操舵角θが大きくなって前車輪と後
車輪との回転半径差（Ｒ−ｒ　）が大きくなると前車輪
の回転数（正確には左右輪で異なるため平均回転数）と
後車輪の回転数との間にも大きな差が生じる。この場合
、無理に車両を操舵しようとすると、前車輪や後車輪に
回転を伝達するプロペラシャフトやアクスルシャフトの
両端部に非常に大きなトルクが発生してステアリングホ
イールの手応えがかたくなったり、あるいは、前車輪お
よび後車輪に互いに反対方向のスリップを生じて車両の
操舵にアンダステア（操舵角により本来得られるべき旋
回半径よりもその旋回半径が大きくなる現象）傾向を生
じるとともに、その走行を制動、停止、またはエンスト
を生じるような摩擦力（タイトコーナブレーキと称され
ている）がタイヤに発生する。このような事態を解決す
るために、４輪駆動車を一時的に２輪駆動車として走行
させることができる、すなわち４輪駆動方式と２輪駆動
方式とのどちらにも切換えられる２輪４輪切換手段を有
する４輪駆動車がある（一般にパートタイム方式と呼ば
れる）。２輪駆動車においては非駆動輪には駆動摩擦力
が働かないため、非駆動輪の回転数は駆動軸の回転数と
適当な差をもって追随し、操舵角が大きくても円滑に旋
回することが可能だからである。このようなパートタイ
ム方式の４輪駆動車としては、例えば特開昭５５−８３
６１７号、同５６−７５２２０号に係るものがある。

しかしながら、このような４輪駆動車にあっては、路面
との間の摩擦係数と２輪４輪切換手段とは無関係となっ
ていたため、２輪駆動方式の状態で所定値以下の摩擦係
数の路面上を走行する可能性があり、その場合は駆動輪
が２つだけなために車体の駆動摩擦力が不足して駆動輪
のタイヤがスリップしてしまう。このような場合、専門
家や愛好家は別として、それ以外の一般人にとっては何
でそのような状態が生じたのか分からず、たとえ分かっ
たとしてもその２輪４輪切換手段の切換作業に苦痛を感
じたりして、その４輪駆動車の操作性が２輪駆動車に比
較して難しいという問題へかあった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、２輪４輪切換手段を有する、いわゆるパート
タイム方式の４輪駆動車において、操向車輪のタイ化と
路面との間の摩擦係数検出手段と、２輪４輪切換検出手
段と、タイヤと路面との間の摩擦係数が所定値以下にな
ると２輪駆動方式から４輪駆動方式の状態に切換えるよ
う２輪４輪切換手段を制御する制御手段とを備えること
により、上記問題点を解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の第１実施例を示す図である。まず
構成を説明すると、第２図において、■は車体であり、
２はこの車体１に支持されたエンジンである。このエン
ジン２には変速機３および副変速機４が連結されている
。変速機３には副変速機４の一部を構成するハイ・ロー
（２段変速）切換装置５が連結されており、ハイ・ロー
切換装置５の出力軸５ａには後車輪用プロペラシャフト
１３の一端が連結され、後車輪用プロペラシャフト１３
の他端には後左右輪差動機構１４が連結されている。後
左右輪差動機溝１４の両側には後車輪用アクスルシャフ
ト１５ａ、１５　ｂを介して左右の後車輪１６ａ、１６
ｂが連結しており、後左右輪差動機構１４により左右の
後車輪１６ａ、１６ｂの回転数差を吸収できるようにな
っている。ハイ・ロー切換装置５の出力軸５ａの近傍の
車体１には、出力軸５ａの回転数を検知して車両の速度
を検出する車速検出手段４０が設けられている。ハイ・
ロー切換装置５の出力軸５ａの途中には第１チエーンボ
イール１８が回転自在に支持されており、第１チエーン
ホイール１８はチェーンベルト１９を介して第２チエー
ンボイール２０と連結している。第２チエーンホイール
２０の車軸には前車輪用プロペラシャフト２１の一端が
連結しており、前車輪用プロペラシャフト２１の他端に
は前左右輪差動機構２２が連結されている。前左右輪差
動機構２２の両側には前車軸用アクスルシャフｌ−２４
ａ、２４ｂを介して左右の前車輪２５ａ、２５ｂが連結
しており、前左右輪差動機構２２により左右の前車輪２
５ａ、２５ｂの回転数差を吸収できるようになっている
。前車輪用アクスルシャフト２４ａの近傍の車体１には
、前車輪２５ａと路面との接触面に垂直方向にかかる力
を概算して検出する垂直荷重検出手段４】が設けられて
いる。ハイ・ロー切換装置５の出力軸５ａと第１チエー
ンホイール１８との間には２輪４輪切換手段２６が介装
されている。この２輪４輪切換手段２６は、第３図に示
すように、車両の変速機３等を含む油圧系統に連結され
た２輪４輪切換バルブ２７と、このバルブ２７のスプー
ル２７ａに当接してこのスプール２７ａを移動可能な鉄
心２３ａを軸線部に収納したソレノイド２３と、それを
作動させる油圧がかがる油室２９ａが２輪４輪切換バル
ブ２７のポート（出入口）と連結された油圧多板クラッ
チ２９とを有している。油圧多板クラッチ２９は一対の
クラッチプレー１−２９　ｂ、２９ｃを備えており、そ
れらの一方がハイ・ロー切換装置５の出方軸５ａに、他
方が第１チエーンホイール１８に連結されている。ソレ
ノイド２３に流れる電流の大きさを調整することにより
鉄心２３ａを移動させ、この鉄心２３ａが移動するごと
によりそれが当接するスプール２７ａを移動させて２輪
４輪切換バルブ２７の油の流れをＱｌ’ｉｌする。油室
２９ａに油圧を高くかげれば油圧多板クラッチ２９が摩
擦係合して４輪唱動力式の状態となり、油室２９ａの油
圧を低くすれば油圧多板クラッチ２９がスリップし、油
室２９ａをドレンさせると油圧多板クラッチ２９の摩擦
係合が外れて２輪部動力式の状態となるようになってい
る。２８はその両端部が操向車輪としての前車輪２５ａ
、２５ｂに連結され、図外のステアリングホイールによ
り駆動される操舵手段である。操舵手段２８ノ一部には
、図外のステアリングホイールにより駆動されることに
より発゛生ずる操舵力を検出する、操舵力検出手段４２
が設けられている。操舵手段２８の近傍の車体■には、
操舵手段２日が左右方向に移動する状態を検知して前車
輪２５ａ、２５ｂの操舵角を検出する操舵角検出手段３
ｏが設けられている。３１は、油圧多板フランチ２９の
油室２９ａの油圧を測定して２輪４輪切換手段２６の作
動状態を検出する２輪４輪切換検出手段である。すなわ
ち、油圧が所定値以上であれば４＠駆駆動式の状態であ
ることを、油圧がほとんどかかっていない状態であれば
２輪部動力式の状態であることを検出することができる
。３３は、操舵角検出手段３ｏ、車速検出手段４ｏ、垂
直荷重検出手段４１および操舵力検出手段４２がら出力
された信号を入力し、その信号結果によりタイヤと路面
との間の摩擦係数を演算する摩擦係数演算装置である。

操舵角検出手段３ｏ、車速検出手段４０、垂直荷重検出
手段４１、操舵力検出手段４２およびＩ１ｇｔｓ係数演
算装置３３は全体とし−て摩擦係数検出手段を構成して
いる。３２ば、摩擦係数演算装置３３および２輪４輪切
換検出手段３１から出力された信号を入力し、その信号
結果により２輪４輪切換手段２６のソレノイド２３に信
号を出力することができる制御手段である。

次に作用を説明する。第１図に示すように、操向車輪と
しての前車輪２５ａ、２５ｂを操舵してその操舵角θが
大きくなると、前車輪２５ａ、２５ｂと後車輪１６ａ、
１６ｂとの路面上の旋回半径（Ｒ，ｒ）に大きな差（Ｒ
−ｒ）が生し、そのために前車輪２５ａ、２５ｂと後車
＊　１６　ａ、１６ｂとのそれぞれの平均回転数の間に
も大きな差が住しる。この平均回転数の差は車両を２輪
駆動方式の状態に切換えることにより吸収され、車両は
大きな操舵角θで操舵されながら円滑に旋回することが
できる。この後車両は、この２輪駆動方式の状態で雨や
雪等のためにタイヤと路面との間の摩擦係数が所定値以
下の道路を走行することがある。この場合、操舵角検出
手段３０、車速検出手段４０、垂直荷重検出手段４）お
よび操舵力検出手段４２はタイヤと路面との間の摩擦係
数を検出するための要素を検出し、摩擦係数演算装置３
３に信号を出力する。摩擦係数演算装置３３は、入力し
たそれらの信号によりタイヤと路面との間の摩擦係数を
演算することができる。車両走行時のキングピン軸まわ
りのモーメントＭを求めるための式としては次に示すよ
うになる。

Ｍ　＝　Ｎ　ｓｉｎ　（ｓｉｎφｅ　　（ｒ　＋Ｒｗ　
ｓｉｎζｃｏｓφｅ）＋ＳＲｗｓｉｎ　（ｓｉｎφｅ　
ｃｏｓζ十Ｓ　Ｘ　ｓ　ｃｏｓζ十Ｎｆｒｃｏｓζ　（
自動車工学ハンドブック８−１６頁右欄下段、自動車技
術全編より）この式において、Ｍはキングピン軸まわり
のモーメントであるから操舵力が分かれば求まる値であ
り、Ｎは路面と操向車輪２５ａのタイヤとの接触面にか
かる垂直方向の荷重、ｒはスクラブ半径、Ｒｗはタイヤ
の有効半径、Ｓは路面とタイヤとの接触面においてタイ
ヤの進行方向と直角な水平方向に慟（力（サイドフォー
ス）である。このＳは、３＝Ｎｆｓ（ｆｓは横すべり摩
擦係数）の式から求められる。このｆｓは車速により変
化する値であるので、結局Ｓは、垂直荷重検出手段４１
および車速検出手段４０の検出結果から概算できること
になる。ＸｓはＴｓＦで表され、Ｔｓａｔはセルファラ
イニングトルクであって車種と操向車輪２５Ｈの操舵角
により求められる。したがって、Ｘｓば車種と操舵角と
車速か定まれば概算できることにな“る。ｆは操向車輪
２５ａのタイヤと路面との間の摩擦係数である。またζ
は、次式の如くキングピン傾斜角δとキャスタ角βとで
決る角度、すなわち車種によりおのずと定まる角度であ
る。

ｊａｎ”ζ＝　ｊａｎ”δ＋ｔａｎ”　　βψｅは操向
車輪２５ａの操舵角である。したがって、Ｍ、Ｎ、φｅ
、ＳおよびＸｓは操舵力、操向車輪２５ａと路面との接
触面に垂直方向にかめる荷重、操向車輪２５ａの操舵角
および車速を村山することにより概算され、ζ、ｒおよ
びＲＷは車種（仕様）により定まっているものでありｒ
だけが未知数として残る。このため、摩擦係数演算装置
３３は、操舵角検出手段３０、車速検出手段４０、垂直
荷重検出手段４１および操舵力検出手段４２が検出した
検出値の出力信号が入力され＋ｔ／ｓ　れば摩擦係数ｆ
が概算で演算できるようになっている。そして、その演
算結果を信号として制御手段３２に出力する。第４図に
示すように、この摩擦係数演算装置３３および２輪４輪
切換手段３１が出力した信号が制御手段３２に入力され
、前車輪２５ａのタイヤと路面との間の摩擦係数が所定
値以下となりかつ２輪４輪切換手段２６が２輪駆動方式
の状態に切換作動しているときは、制御手段３２は２輪
駆動方式を４輪駆動方式の状態に切換えるよう２輪４輪
切換手段２６のソレノイド２３に信号を出力する。制御
手段３２からの信号を入力したソレノイド２３への電流
供給がしだいに増大し、２輪４輪切換バルブ２７のスプ
ール２７ａの図中下方移動により油室２９ａの油圧が徐
々に高くなると油圧多板クラ・／チク９がスリップし、
２輪駆動方式と４輪駆動方式の中間的な状態になる。そ
して、究極的に油室２９ａの油圧が最も高くなると油圧
多板クラッチ２９が完全に摩擦係合し、完全な４輪駆動
方式の状態に切換わる。

このようにして、２輪４輪切換手段２６が自動的に切換
作動されるため、車両は再び４輪駆動方式の状態となる
。したがって、４つの車輪すべてに摩擦駆動力が発揮で
きるため、車輪のタイヤと路面との間の摩擦係数が低い
ときでも車輪のタイヤがスリップすることなく車両は正
常に走行することができる。また、専門家や愛好家以外
の一般人にとっては、いちいち手動で２輪４輪切換手段
２６の切換作業をする必要がないため、４輪駆動車の操
作性の改善を図ることができる。

第５図には、第２実施例を示す。

この実施例は、前記第１実施例において備えられていた
操舵角検出手段３ｏ、車速検出手段４０、垂直荷重検出
手段４１および操舵力検出手段４２の代わりに、大気の
温度を検出する温度検出手段４４と、大気の湿度を検出
する湿度検出手段４５とを備えたものである。大気の温
度が所定値以下のときは雪が降っていたり湖面に氷かは
っていることが多いことと、大気の湿度か高いときは雨
や雪が降っていることが多いことによるものである。し
たがって、温度検出手段４４は大気の温度が所定値以下
であるか否かを、湿度検出手段４５は大気の湿度が所定
値以上であるか否かを検出するようになっている。これ
らの温度検出手段４４および湿度検出手段４５は、路面
の近傍の車体１に設けられて路面の状態をより確実に検
出できるようになっている。これらの温度検出手段４４
および湿度検出手段４５からの検出信号が摩擦係数演算
装置３３に入力されると、摩擦係数演算装置３３はタイ
ヤと路面との間の摩擦係数が所定値以下になったか否か
を概算で演算できるようになっている。この実施例では
、温度検出手段４４、湿度検出手段４５および摩擦係数
演算装置３３が全体として摩擦係数検出手段を構成して
いる。この実施例においては、第６図に示すように、摩
擦係数検出手段３３および２輪４輪切換検出手段３１か
ら信号が制御手段３２に入力され、車輪のタイヤと路面
とのＬＨの摩擦係数が所定値以下となりかつ２輪４輪切
換手段２６が２輪駆動方式の状態に切換作動していると
きは、制御手段３２は２輪駆動方式を４輪駆動方式の状
態に切換えるよう２輪４輪切換手段２６のソレノイド２
３に信号を出力するようになっている。この実施例によ
れば、前記実施例よりも少ない数の検出手段で略同じ効
果を得ることができるため、制御手段３２の回路構成が
前記実施例よりも簡単で済むとともに車両全体としてコ
ストの低減を図ることができる。

第７図には、第３実施例を示す。

この第３実施例は、前記第１実施例において車速検出手
段４０が信号を摩擦係数演算装置３３のみに出力してい
たのと異なり、車速検出手段４０が制御手段３２にも同
時に信号を出力している点で異なる。前記第１実施例で
は、４輪駆動車が２輪駆動方式の状態でタイヤとの間の
摩擦係数が所定値以下の路面を走行すると、車速にがか
わらず自動的に４輪駆動方式の状態に切換わる。車両は
２輪駆動方式の状態で操舵されて路面を旋回する場合は
非駆動軸が適当な回転数差で駆動輪に追随してニュート
ラルステア（操舵角により本来得られるべき旋回半径で
旋回する現象）状態で旋回する。ところが、４輪駆動方
式の状態で旋回する場合には、前述のタイトコーナブレ
ーキ現象の影響によりアンダステア傾向で車体１は旋回
する。このように、２輪駆動方式の状態で旋回する場合
と４輪駆動方式の状態で旋回する場合とでは車両の旋回
特性が変化する。このため、高速状態で車両の旋回特性
がこのように変化する場合には、ニュートラルステアか
らアンダステア傾向に変化するに留まらず、車両が方向
性を失って操縦上の安全性が損なわれるおそれがある。

このような現象を防止するために、この実施例では車速
検出手段４０から′の信号をも制御手段３２に入力する
ようにしたものである。すなわち、この実施例によれば
、第８図に示すように、摩擦係数演算装置３３．２輪４
輪切換検出手段３１および車速検出手段４０からの信号
が制御手段３２に送られ、車両の速度が所定値以下であ
るときにのみ、制御手段３２は、２輪駆動方式から４輪
駆動方式の状態に切換作動するよう２輪４輪切換手段２
６のソレノイド２３に信号を送るようになっている。こ
のような実施例によれば、車両の速度が所定、値以上の
高速状態で２輪駆動方式から４輪駆動方式の状態に切換
わることが防げるので、高速状態で車両の旋回特性が変
化することにより操縦上の安全性が損なわれるという現
象を防止することができる。

第９図には、第４実施例を示す。

この第４実施例は、前記第２実施例と異なり車速検出手
段４０を追加して備え、その車速検出手段４０が信号を
摩擦係数演算装置３３に出力するようになっている。こ
の実施例においても、前記第３実施例と同様に、高速状
態で車体１の旋回特性が変化するのを防止するものであ
る。

この実施例によれば、第１０図に示すように、摩擦係数
演算装置３３．２輪４輪切換検出手段３１および車速検
出手段４０からの信号が制御手段３２に送られ、車両速
度が所定値以下であるときにのみ、制御手段３２は、２
輪駆動方式から４輪駆動方式の状態に切換作動するよう
２輪４輪切換手段２６のソレノイド詔に信号を送るよう
になっている。

以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を、車体と、車体に回転自在に支持され路面上を回転す
ることにより車体を駆動する前車輪および後車輪と、前
車輪および後車輪にそれぞれ連結され車体を２輪駆動方
式または４輪駆動方式のいずれかの状、態に切換える２
輪４輪切換手段と、を有する４輪駆動車において、前記
操向車輪と路面との間の摩擦係数を検出する摩擦係数演
算装置と、前記２輪４輪切換手段の切換状態を検出する
２輪４輪切換検出手段と、摩擦係数検出手段および２輪
４輪切換検出手段より信号を入力して操向車輪と路面と
の間の摩擦係数が所定値以下となりかつ２輪４輪切換手
段が２輪駆動方式の状態に切換作動しているときは２輪
駆動方式から４輪駆動方式の状態に切換作動するよう２
輪４輪切換手段を制御する制御手段と、を備えたものと
したため、車輪のタイヤと路面との間の摩擦係数が所定
値以下の低いときでも車輪のタイヤがスリップすること
なく、車両は正常に走行することができるという効果が
得られる。またさらに、専門家や愛好家以外の一般人に
とっては、いちいち手動で２輪４輪切換手段の切換作業
をする必要がないため、４輪駆動車の操作性の改善を図
ることができるという効果が得られる。

第２実施例においては、前記実施例よりも少ない数の検
出手段で略同し効果が得られることができるため、制御
手段の回路構成が第１実施例よりも簡単で済むとともに
、車両全体としてコストの低減を図ることができる。

第３、第４実施例においては、高速状態で車両の操縦上
の安全性が損なわれるという現象を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は操向車輪の操舵角が大きい場合の路面における
前車輪と後車輪とのそれぞれの同図 転半径の差異を示す車両の平面図、第Ｎこの発明に係る
４輪駆動車の第１実施例を示す骨組図、第３図は２輪４
輪切換手段を示す部分断面概略図、第４図は第２図に示
す第１実施例の信号系統を示すブロック図、第５図は第
２実施例に係る４輪駆動車の骨組図、第６図は第５図に
示す第２実施例の信号系統を示すブロック図、第７図は
第３実施例に係る４輪駆動車の骨組図、第８図は第７図
に示す第３実施例の信号系統を示すブロック図、第９図
は第４実施例に係る４輪駆動車の骨組図、第１０図は第
９図に示す第４実施例の信号系統を示すブロック図であ
る。 １−−−−−一車体、 １６　ａ　、　１６　ｂ　−−−−−後車輪、詔−−−
−−−ソレノイド、 ２５ａ、２５　ｂ−”−前車輪、 ２６−−−−−・２輪４輪切換手段、 ２７−−−−２輪４輪切換パルプ、 ２９−−−−一油圧多板クラッチ、 ３０−−−一操舵角検出手段、 ３１−−−一−−２輪４輪切換検出手段、３２−−−−
−一制御手段、 ３３−−−−−−摩擦係数演算装置、 ４０−−−−一軍速検出手段、 ４１−−−一垂直荷重検出手・段、 ４２−−−−−一操舵力検出手段、 ４４−−−−一温度検出手段、 ４５−−−・−湿度検出手段。 特許出願人　　　　　　日産自動車株式会社代理人弁理
士　有我軍一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１車体と、車体に回転自在に支持され路面上を回転
   することにより車体を駆動する前車輪および後車輪と、
   前車輪および後車輪にそれぞれ連結され車体を２輪駆動
   刃式または４輪駆動力式のいずれかの状態に切換える２
   輪４輪切換手段と、を有する４輪駆動車において、操向
   車輪と路面との間の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手
   段と、前記２輪４輪切換手段の切換状態を検出する２輪
   ４輪切換検出手段と、摩擦係数検出手段および２輪４輪
   切換検出手段より信号を入力して操向車輪と路面との間
   の摩擦係数が所定値以下となりかつ２輪４輪切換手段が
   ２輪駆動刃式の状態に切換作動しているときは２輪駆動
   刃式から４輪駆動力式の状態に切換作動するよう２輪４
   輪切換手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴
   とする４輪駆動車。 （２）　　前記摩擦係数検出手段が、前記操向車輪を操
   舵する操舵力を検出する操舵力検出手段と、操向車輪の
   操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車体の速度を
   検出する車速検出手段と、操向車輪と路面との接触面に
   垂直方向にかかる荷重を検出する垂直荷重検出手段と、
   これらの検出手段が出力した信号を入力して摩擦係数を
   演算し信号を前記制御手段に出力する摩ｔ％ｉ係数演算
   装置と、を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の４輪駆動車。 （３）　　前記摩擦係数検出手段が、大気の温度を検出
   する温度検出手段と、大気の湿度を検出する湿度検出手
   段と、これらの検出手段が出力した信号を入力して摩擦
   係数を演算し信号を前記制御手段に出力する摩擦係数演
   算装置と、を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の４輪駆動車。 （４）前記制御手段は、車速検出手段からの信号が入力
   され、車両の速度が所定値以下であるときにのみ２輪４
   輪切換手段を２輪駆動方式から４輪駆動方式の状態に切
   換作動するよう制御することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の４輪駆動車。