JPS61193931A - ４輪駆動車の駆動力配分制御装置 - 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） 本発明は、前後輪への駆動力配分を所定の制御条件によ
り制御させるようにした４輪駆動車の駆動力配分制御装
置に関する。

（従来の技術） 従来の４輪駆動車の駆動力配分制御装置としては、例え
ｔｉ特開昭５６−２６６３６号公報に記載されているよ
うな装置が知られている。

この従来装置は、変速機において前後輪の一方へ直接動
力伝達し、油圧クラッチ式のトランスファクラッチを介
して上記前後輪の他方へも動力伝達すべく伝動構成し、
上記クラッチを通常はスプリングにより滑り可能な半ク
ラッチの保谷状態にし、上記前後輪の間でスリップを生
じた場合はピストンの抑圧により完全に一体化した係合
状態にするように２段に制御することを特徴とするもの
であった。

従って、従来装置では、前後輪の間でスリップが所定値
以下の時は、トランスファクラッチが半クラッチ係合状
態で、トランスファクラッチを介してわずかに駆動力伝
達される駆動力配分状態（２輪駆動に近い状態）であり
、また、前後輪の間でスリップが所定値具りになると、
トランスファクラッチが完全係合をし、完全４輪駆動走
行状態になっていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の駆動力配分制御装置に
あっては、第８図に示すように、所定のスリップ率ΔＳ
１を境に２輪駆動状態から４輪駆動状態へと０Ｎ−ＯＦ
Ｆ的に駆動力配分が切換わるものであったため、旋回時
にはステア特性が急変するし、必ずしも走行状態に応じ
た最良の駆動力配分となっているわけではなく、駆動ロ
スを生じる場合があるという問題点があった。

これに対し、本出願人は、上述の問題点を解決すること
を目的として１前後輪の回転数差が大きくなるに従って
回転数が小さい方の車輪への駆動力配分を増加させると
共に、所定の回転数差を超えたら急激にクラッチ締結力
を増大させるという内容の出願を先に行なった。（特願
昭５９−２７しかし、前後輪の回転数差ΔＮが所定の回
転数差ΔＮａになったらクラッチ締結力を増大させるよ
うにしたものであり、伝達トルク特性としては、第９図
に示すように、駆動力の大きさや車速に関係なく、一義
的に定まった特性を示すものであった。

このため、駆動力が大きいにもかかわらず回転数差ΔＮ
の小さい領域Ａ（低車速時）では、伝達トルクが小さく
２輪駆動に近い状態にあることで、ホイールスピンを起
しやすく、また、駆動力が小、さいにもかかわらず回転
数差ΔＮの大きい領域Ｂ（高車速時）では、伝達トルク
が大きく４輪駆動に近い状態にあることで、４輪がドリ
フトしてドリフトアウトしやすいという問題点を残して
いた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために本発明では
、以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を第１図に示すクレーム概念図により
説明すると１前後輪１．２への駆動力伝達系の途中にト
ランスファを備えた４輪駆動車において、前記トランス
ファを７クチユエータ３の制御作動で前後輪１．２への
駆動力配分の変更が可能な可変トルククラッチ４とし、
前後輪１．２の駆動力伝達系に設けた回転センサ５，６
からの回転信号■、■を入力し１前後輪１．２の駆動力
伝達系の回転数差を演算し、回転差数が大きくなるに従
って回転数の小さい方の車輪への駆動力配分を増加させ
ると共に、所定の回転数差を超えたら急激にクラッチ締
結力を増大させる制御信号＠を前記アクチュエータ３に
出力する制御手段７を設け、かつ、車速センサ８からの
車速信号■を入力し、前記クラッチ締結力の増大が開始
される回転数差を、車速が高くなるに従って小回転数差
から大回転数差へ変化させるようにした。

（作　用） 従って、本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置では
、上述のような手段としたことで、前後輪の駆動力伝達
系の回転数差に応じて前後輪の駆動力配分が制御され、
回転数差が大きくなるに従って完全４輪駆動に近づく駆
動力配分にすることができる。

この駆動力配分制御によって、前後輪の回転数差の発生
度合に応じて駆動力配分がなめらかに変化し、旋回時に
ステア特性が急変することもなく、走行状態や路面状態
に応じた適切な駆動力配分が得られる。

さらに、所定の回転数差を超えたら急激にクラッチ締結
力を増大させて、伝達トルクを高めるようにしたため、
回転数差が非常に大きくなったり、回転数差の大きな状
態が長時間続くような場合であっても、可変トルククラ
・ンチのすべりによる発熱等を防止できる。

その上、車速に応じて、クラッチ締結力の増大が開始さ
れる回転数差を変化させるようにしたため、低車速時に
は、駆動力にかかわらず、回転数差が小さくても早期に
４輪駆動方向に駆動力配分の制御がなされるし、また、
高車速時には、駆動力にかかわらず１回転数差が大きく
ても４輪駆動への移行が遅れる駆動力配分の制御とする
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、後輪駆動をベース
にした４輪駆動車の駆動力配分制御装置を例にとる。

まず、第２図〜第５図に示す実施例についてその構成を
説明する。

１０は駆動力配分装置であって、第２図に示すように、
駆動入力軸１１．トランスミッション１２、入力軸１３
．後輪側駆動軸１４．多板摩擦クラッチ１５．オイルポ
ンプ１６．圧油吐出管１７、オイル吸入管１８．リザー
ブタンク１９．ギヤトレーン２０．前輪側駆動軸２１を
備えている。

上記駆動入力軸１１は、エンジン及びクラッチを経過し
た駆動力が入力される軸である。

上記トランスミッション１２は、前記駆動入力軸１１か
らの回転駆動力をシフト操作により選択した変速段位置
に応じて変速させるもので、実施例では平行な二本のシ
ャフトに異なるギヤ比の歯車組を設けたタイプのものを
用いている。

北記入力軸１３は、トランスファとしての多板摩擦クラ
ッチ１５へ前記トランスミッション１２からの回転駆動
力を入力させる軸である。

上記後輪側駆動軸１４は、前記入力軸１３と同芯上に直
結させたもので、入力軸１３からの回転駆動力がそのま
ま伝達される。

上記多板摩擦クラッチ１５は、クラッチ締結圧により前
輪側への伝達駆動力の変更が可能なりラッチで、前記入
力軸１３及び後輪側駆動軸１４に固定させたクラッチド
ラム１５ａと、該クラッチドラム１５ａに回転方向係合
させたフリクションプレート１５ｂと、前記入力軸１３
の外周部に回転可能に支持させたクラッチハブ１５ｃと
、該クラッチハブ１５ｃに回転方向係合させたフリクシ
ョンディスク１５ｄと、交互に配置されるフリクション
プレート１５ｂとフリクションディスク１５ｄとの一端
側に設けられるクラッチピストン１５ｅと、該クラッチ
ピストン１５ｅと前記クラッチドラム１５ａとの間に形
成されるシリンダ室１５ｆと、を備えている。

上記オイルポンプ１６は、リザーブタンク１９内のオイ
ルをオイル吸入管１８から吸入し、加圧させて圧油吐出
管１７に供給するポンプで、この圧油吐出管１７は前記
シリンダ室１５ｆに連通され、オイルポンプ１６からの
加圧油供給時は、クラッチ締結圧Ｐをクラッチピストン
１５ｅに付与して、フリクションプレート１５ｂとフリ
クションディスク１５ｄとを圧接させ、入力軸１３から
の駆動力を前輪側へ伝達させる。

上記ギヤトレーン２０は、前記クラッチハブ１５Ｃに設
けられた第１ギヤ２０ａと、中間シャフト２０ｂに設け
られた第２ギヤ２０ｃと、前輪側駆動軸２１に設けられ
た第３ギヤ２０ｄと、によって構成され、多板摩擦クラ
ッチ１５の締結による前輪側への駆動力を伝達させる手
段である。

上記前輪側駆動軸２１は、車両の前輪に回転駆動力を伝
達させる軸である。

尚、第３図はトランスファの具体例を示したもので、ト
ランスファケース２２の中に前記多板摩擦クラッチ１５
やギヤ類やシャフト類が納められている。

第３図中１５ｇはディシュプレート、２３はリターンス
プリング、２４は制御圧油入力ボート。

２５は制御圧油路、２６は後輪側出力軸、２７は潤滑用
油路、２８はスピードメータ用ピニオン。

２９はオイルシール、３０はベアリング、３１はニード
ルベアリング、３２はスラストベアリング、３３は継手
フランジである。

４０は駆動力配分制御装置であって、前輪側回転センサ
４１．後輪側回転センサ４２．車速センサ４３．比例定
数設定手段４４．コントロールユニ７）４５．バルブソ
レノイド４６．電磁比例制御リリーフバルブ４７９分岐
ドレーン管４８を備えている。

前輪側回転センサ４１及び後輪側回転センサ４２は、そ
れぞれ前輪側駆動軸２１及び後輪側駆動軸１４の途中に
設けられたもので、軸に固定された回転板と、回転板の
孔位置に配置された光電管及び光電素子と、による回転
センサ等を用い、この内回転センサ４１，４２からは軸
回転に応じたパルス信号による回転信号（ｎｆ）、（ｎ
ｒ）が出力される。

を記車速センサ４３は、車両の速度を駆動系の回転に応
じたパルス信号により検出し、車速信号（Ｖ）を出力す
るもので、後輪駆動ベースの実施例では後輪側回転セン
サ４２からの回転信号（ｎｒ）を用い、所定時間毎の回
転数を車速として代用してもよい。

上記比例定数設定手段４４は、後輪の回転数Ｎｒと前輪
の回転数Ｎｆとの差ΔＮが運転者の操作状態や路面摩擦
係数等に影響されることから、これらの影響要素に対応
′させることができるように設けられたものである。

尚、前輪側への伝達トルクΔＴは、第５図に示すように
、回転数差ΔＮの関数として次式のようにあられされ、
比例定数Ｋを変更させることで、伝達トルク八Ｔと回転
数差ΔＮとの関係も変えることができる。

ΔＴ＝に−ｆｕｎｃ　（ΔＮ）　　Ｋ；比例定数具体的
な比例定数設定手段４４としては、手動ダイヤルスイッ
チ等を用いて運転者が適宜に設定できるものであっても
よいし、路面摩擦係数センサ等を用いて自動的に比例定
数にの変更を行なうような手段であってもよい。

Ｌ記コントロールユニット４５は、前記回転センサ４１
，４２からの回転信号（ｎｆ）、（ｎｒ）と車速センサ
４３からの車速信号（Ｖ）と比例定数設定手段４４から
の比例定数信号（ｋ）を入力し、後輪の駆動軸１４と前
輪の駆動軸？■との回転数差ΔＮを演算し、回転数差Δ
Ｎが大きくなるに従って駆動力配分を４輪駆動状態に近
づけると共に、所定の回転数差ΔＮｎを超えたら急激に
クラッチ締結力を増大させて伝達トルクΔＴを高くする
制御信号（Ｃ）を前記パルプソレノイド４６に出力する
もので、第４ｒｇＪに示すように、カウント回路４５１
，４５２，４５８、クロック回路４５３、ＲＡＭ４５４
、ＲＯＭ４５５、ＣＰＵ４５６、制御信号発生回路４５
７を備えている。

尚、クラッチ締結力の増大が開始される前記所定の回転
数差ΔＮｎは、第５図に示すように、車速Ｖが高くなる
に従って小回転数差から大回転数差へ変化するように制
御される。

カウント回路４５１，４５２，４５８は、それぞれの回
転センサ４１，４２及び車速センサ４３から入力される
回転信号（ｎｆ）、（ｎｒ）及び重速信号（Ｖ）をデジ
タル信号に変換し、ＣＰＵ４５６での演算処理が行なえ
る信号とする回路である。

上記クロック回路４５３は、時間指示を行ない、ＣＰＵ
４５６での演算処理を所定時間毎に行なわせるための回
路である。

上記ＲＡＭ４５４　（ランダム・アクセス・メモリ）は
、書込み読出しのできるメモリで、こ（７）ＲＡＭ４５
４には、ＣＰＵ４５６で演算処理が行なわれている間に
入力される回転信号（ｎｆ）。

（ｎｒ）及び車速信号（Ｖ）のカウント数を一時的に記
憶させておく回路である。

Ｆ記ＲＯＭ４５５（リード・オンリー・メモリ）は読出
し専用のメモリで、このＲＯＭ４５５には、第５図に示
すように、回転数差ΔＮと前輪側への伝達トルクΔＴと
の複数の関係（車速Ｖに応じて異なる）が表（テーブル
）の形で予め記憶されていて、ＣＰＵ４５６で回転数差
ΔＮが演算された後、テーブルルックアップが行われる
。

尚、回転数差ΔＮと伝達トルクΔＴとの関係は、所定の
回転数差ΔＮｎまでは比例関係で同じ勾配による特性で
あるが、回転数差ΔＮｎを超えたら勾配が急に立ち上り
回転数差ΔＮに対する伝達トルクΔＴの上昇率が増大す
る。

上記ｃＰＵ４５６　（セントラル・プロセシング・ユニ
ー、ト）は、演算処理を行なう中央処理装置で、このＣ
ＰＵ４５６では、前後輪の回転数差ΔＮの演算や、ＲＡ
Ｍ４５４及びＲＯＭ４５５からの読み出し等を行ない、
その結果信号を制御信号発生回路４５７に出力する。

Ｌ記制御信号発生回路４５７は、アクチュエータである
バルブソレノイド４６に対し、ＣＰＯ４５６からの結果
信号に応じた制御信号（Ｃ）を出力する回路である。

上記バルブソレノイド４６は、圧油吐出管１７からリザ
ーブタンク１９へ分岐連通させた分岐ドレーン管４８の
途中に設けた電磁比例制御リリーフバルブ４７を駆動さ
せるアクチュエータで、制御信号（Ｃ）の出力がない場
合は、チェック油路４９からの油圧で前記リリーフバル
ブ４７が開き、クラッチ開放状態となるが、制御信号（
Ｃ）の出力がある場合は、前記リリーフバルブ４７が閉
じ方向に移動し、オイルポンプ１６からの吐出圧を制御
信号（Ｃ）に応じたクラッチ締結圧Ｐとなす。

尚、クラッチ締結圧Ｐは、次式であられされる。

Ｐ＝ΔＴ／　（ｇ・Ａ−２ｎ−Ｒｍ） ル：クラッチ板の摩擦係数　　Ａ：ピストンへの圧力作
用面積　　ｎ；フリクションディスク枚数　Ｒｍ；フリ
クションディスクのトルク伝達有効半径 従って、伝達トルクΔＴを増大させると、クラッチ締結
圧Ｐも比例して増大する。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）前後輪の回転差がない場合 タイヤのすべりがない乾燥路等での直進走行時において
は、前後輪の回転数差がほとんど発生しすくコントロー
ルユニット４５に入力される回転信号（ｎｆ）、、（ｎ
ｒ）にも差が生じない。

このために、電磁比例リリーフバルブ４７は、開いたま
まの状態となり、多板摩擦クラッチ１５へは高い油圧の
供給がなく、クラッチ開放状態となる。

従って、入力軸１３からの駆動力は、多板摩擦クラッチ
１５を介して前輪側へほとんど伝達されず、はぼ後輪駆
動状態となる。

（ロ）前後輪の回転差が生じる場合 急加速時や制動時や低摩擦係数路での走行時等において
は、一方の車輪にすべりやロックを発生して前後輪に回
転数差が生じ、コントロールユニー／　ト４５に入力さ
れる回転信号（ｎｆ）、（ｎｒ）にも差が生じる。

このために、電磁比例リリーフバルブ４７は、コントロ
ールユニット４５からの制御信号（ｃ）により、回転数
差ΔＮに応じて閉じ、オイルポンプ１６からの加圧油の
ドレーン量が調整され、クラッチ締結圧Ｐを高めてクラ
ッチ締結状態となす。

従って、−入力軸１３からの駆動力は、多板摩擦クラッ
チ１５を介して前輪側へも伝達され１前後輪の駆動力配
分は回転数差ΔＮが大きければ大きい程、前輪側への駆
動力配分が増大して完全４輪駆動に近い状態になる。

この時、車速センサ４３からの車速信号（Ｖ）によって
、多板摩擦クラッチ１５による締結力の増大を開始する
回転数差ΔＮｎも制御されるもので、例えば、第５図に
示すように、車速■が低車速の時は回転数差ΔＮ１は小
さく、車速Ｖが高くなるに従って、回転数差ΔＮｎは、
ΔＮ１→ΔＮ２→ΔＮ３のように大きくなる。

この駆動力配分制御作用によって、駆動力が大きいにも
かかわらず回転数差ΔＮが小さい低車速時には、回転数
差ΔＮが小さくても早期に４輪駆動に近い状態に駆動力
配分制御がなされ、ホイールスピンを防止することがで
きるし、また、駆動力が小さいにもかかわらず回転数差
ΔＮが大きい高車速時には１回転数差ΔＮが大きくても
４輪駆動への移行が遅れる駆動力配分制御がなされ、４
輪がドリフトしてドリフトアウトすることを防止できる
。

尚、駆動力配分制御は、基本的には第６図に示すように
、回転数差ΔＮの発生度合に応じて徐々に駆動力配分が
変化するものであるために、例えば旋回時にステア特性
が急変することもなく、さらに駆動ロスを生じることも
ない。

また、所定の回転数差ΔＮｎを超えた場合は、強いクラ
ッチ締結圧Ｐによって多板摩擦クラッチ１５が締結され
るために１例えば回転数差ΔＮが非常に大きくなったり
、回転数差ΔＮの大きな状態が長時間続くようなことが
あっても、多板摩擦クラッチ１５のすべりが防止でき、
すべりによる発熱や伝達トルクΔＴの変動（所望する駆
動力配分比とならない）を低減させることができる。

次に、前述の駆動力配分制御作用を、コントロールユニ
ット４５のＣＰＵ４５６での作動の流れを示すフローチ
ャート図（第７図）により説明する。

まず、ステップ２００においては、前輪側回転センサ４
１及び後輪側回転センサ４２から入力された回転信号（
ｎｆ）、（ｎｒ）により、所定時間内におけるそれぞれ
のカウント数Ｎｆ、Ｎｒを読み込むと共に、車速センサ
４３からの車速信号（Ｖ）の所定時間内におけるカウン
ト数（車速をあられす）を読み込む。

ステップ２０１においては、前記ステップ２００におい
て読み込んだカウント数Ｎｆ、Ｎｒにより、回転数差Δ
Ｎを演算する。

尚、演算式は、ΔＮ＝Ｎｒ−Ｎｆである。

ステップ２０２においては、前記ステップ２０１により
演算された回転数差ΔＮに基づいて、ＲＯＭ４５５に予
め記憶させている回転数差ΔＮと伝達トルクΔＴとの複
数の関係表（第５図のグラフと同じ関係）から伝達トル
クΔＴをテーブルルックアップする。

例えば、第５図に示すように１回転数差ΔＮがΔＮｎ１
であり低車速であれば、伝達トルクΔＴはΔＴｒｚ　と
なり、回転数差ΔＮがΔＮ２であり高車速であれば、伝
達トルクΔＴはΔＴｎ２となる。

ステップ２０３においては、比例定数設定手段４４から
の比例定数信号（ｋ）を入力し、前記ステップ２０２で
の伝達トルクΔＴを補正演算する。

ステップ２０４においては、前記ステップ２０３におい
て補正された伝達トルクΔＴ′に応じた結果信号を制御
信号発生回路４５７に出力させる。

尚、上述の処理はクロック回路４５３で、設定した所定
時間毎に繰り返しなされる。

以と、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では後輪駆動車をベースにした４輪駆動
車を示したが、前輪駆動車をベースにしたものであって
もよい、尚、その場合には、回転数差ΔＮはＮｆ−Ｎｒ
として演算すればよい。

また、実施例では、伝達トルクΔＴと回転数差ΔＮの関
係を、正比例の特性が得られるように設定したものであ
るが、特にこの関係に限る必要はなく、粘性クラッチ特
性等であってもよい。

また、クラッチ締結圧の制御手段も、実施例の電磁比例
式リリーフバルブに限られず、他の手段を用いてもよい
。

また、回転センサの取付位置も、前輪側及び後輪側の駆
動伝達系に設けたものであれば、実施例の取付位置に限
定されない。

（発明の効果） 以Ｆ説明してきたように、本発明の４輪駆動車の駆動力
配分制御装置にあっては、前後輪の回転数差が大きくな
るに従って１回転数の小さい方の重輪への駆動力配分を
増加させるように構成したため１回転数差が発生する走
行状態や走行条件等に応じて適切な駆動力配分にするこ
とができるという効果が得られる。

そして、上述の効果によって、急加速時や発進時におけ
るホイールスピン防止や、急制動時における片輪ロック
防止や、低摩擦係数路走行におけるスリップ防Ｗを図る
ことができ、しかも、駆動力配分の急変化による弊害の
発生もない。

また、所定の回転数差を超えたら急激にクラッチ締結力
を増大させるようにしたため、回転数差が非常に大きく
なったり、回転数差の大きな状態が長時間続くような場
合であっても、可変トルククラッチのすべりを防止でき
、温度上昇による伝達トルクの変動防止や制御性能の向
上を図ることができる。

また、クラッチ締結力の増大が開始される回転数差を、
車速が高くなるに従って小回転数差から大回転数差へ変
化させるようにしたため、駆動力が大きいにもかかわら
ず回転数差が小さい低車速時に、ホイールスピンを防止
することができるし、さらに、駆動力が小さいにもかか
わらず回転数差が大きい高車速時に、４輪がドリフトし
てドリフトアウトすることを防出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示
すクレーム概念図、第２図は実施例の駆動力配分制御装
置を示す示す全体図、第３図は実施例装置のトランスフ
ァを示す断面図、第４図は実施例装置のコントロールユ
ニー／　）を示すブロック線図、第５図は実施例装置の
コントロールユニートにおいて予め記憶させている回転
数差と伝達トルクとの関係を示すグラフ、第６図は実施
例装置における回転数差と駆動力配分比との関係を示す
グラフ、第７図は実施例装置におけるコントロールユニ
ットでの作動の流れを示すフローチャート図、第８図は
従来装置におけるスリップ率（回転数差）と駆動力配分
比との関係を示すグラフ、第９図は先行技術における伝
達トルク特性を示すグラフである。 ｌ・・・前輪 ２・・・後輪 ３・・・アクチュエータ ４・・・可変トルククラッチ ５．６・・・回転センサ ７・・・制御手段 ８・・・車速センサ （す、（ゆ・・・回転信号 ■・・・制御信号 ■・・・車速信号 特　　許　　出　　願　　人 日産自動車株式会社 第４図 第５図 （Ｎｒ−Ｎｆ　） ΔＮ　（Ｎｒ−Ｎｆ） （ΔＳ） 回転数見　ΔＮ□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）前後輪への駆動力伝達系の途中にトランスファを備
   えた４輪駆動車において、前記トランスファをアクチュ
   エータの制御作動で前後輪への駆動力配分の変更が可能
   な可変トルククラッチとし、前後輪の駆動力伝達系に設
   けた回転センサからの回転信号を入力し、前後輪の駆動
   力伝達系の回転数差を演算し、回転数差が大きくなるに
   従って回転数の小さい方の車輪への駆動力配分を増加さ
   せると共に、所定の回転数差を超えたら急激にクラッチ
   締結力を増大させる制御信号を前記アクチュエータに出
   力する制御手段を設け、かつ、車速センサからの車速信
   号を入力し、前記クラッチ締結力の増大が開始される回
   転数差を、車速が高くなるに従って小回転数差から大回
   転数差へ変化させるようにしたことを特徴とする４輪駆
   動車の駆動力配分制御装置。