JPS6268135A - 四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四輪駆動車の駆動力配分制御装
置に関する。

（従来の技術） 従来の四輪駆動車の駆動力配分制御装置としては、例え
ば特開昭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
チの係合状態にし、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保合状態
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ツチ係合状
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以上になると、
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、所定のスリップ率を境に２輪駆動状態から４
輪駆動状態へと０Ｎ−ＯＦＦ的に駆動力配分が切換わる
ものであったため、直結４輪駆動状態では、旋回特性が
強アンダーステア傾向となり、また、２輪駆動状態では
、急発進時にホイールスリップしてしまい、さらに旋回
時にはスピンに至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、前後輪の回転速度差に応じて最良の駆動
力配分が得られる内容の出願を先に行なった。（特願昭
５９−２７６０４８）しかし、可変トルククラッチのク
ラッチ締結力を制御する制御特性の比例定数を、手動切
換や路面摩擦係数等で異ならせているものの、車両の加
速状態とは無関係に比例定数が設定されてしまうもので
あったため、２輪駆動に近い駆動力配分を示す小さな比
例定数の制御特性に設定されている時に、急発進を行な
うとホイールスリップを生じやすいし、急加速旋回を行
なうとスピンを生じやすいものであったし、また、４輪
駆動に近い駆動力配分を示す大きな比例定数の制御特性
に設定されている時に、緩加速旋回を行なうとアンダー
ステア傾向の強い旋回特性となってしまうという問題点
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設
けられた可変トルククラッチ３と、該可変トルククラッ
チ３を作動させるアクチュエータ４と、入力センサ５か
らの入力信号に基づいて、可変トルククラッチ３のクラ
ッチ締結力を制御する制御信号を前記アクチュエータ４
に対して出力する制御手段６と、′を備えた四輪駆動車
の駆動力配分制御装置において、前記入力センサ５とし
て１前後輪回転速度差センサ５０１と加速状態センサ５
０２とを含み、前記制御手段６に前後輪回転速度差に対
応してクラッチ締結力が大きくなる制御特性を設定させ
、前記加速状態センナ５０２による加速状態が急加速を
示すほど制御定数の大きな制御特性に基づくクラッチ締
結力の制御を行なうようにした。

（作　用） 従って１本発明の四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、駆動力配分が前後輪
回転速度差に応じてなめらかに変化しステア特性の急変
がないと共に、急加速時には、制御定数の大きな制御特
性に基づくクラッチ締結力の制御が行なわれ、４輪駆動
に近い駆動力配分制御となり、急発進時のホイールスリ
ップや急加速旋回時のスピンが防止され、また、緩加速
時には、制御定数の小さな制御特性に基づくクラッチ締
結力の制御が行なわれ、２輪駆動に近い駆動力配分制御
となり、緩加速旋回時のアンダーステア傾向が軽減され
、加速状態に応じた駆動力配分制御を行なうことができ
る。

（実施例） 以下１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
にした四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６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ｖ１８．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′１、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屯組を設けたタイプのも
のを用いている。

上記入力軸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。

−に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Ｌ５ａに回転方向係
合させたフリクションブレー）１５ｂと、前記入力軸１
３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とフリクシ璽ンディスク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）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。

」１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ｉ′１７ノ御圧油入カボート。

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
７ランジである。

４０は駆動力配分制御装置であって、入力センサとして
前輪側回転センサ４１．後輪側回転センサ４２．アクセ
ル開度センサ４３を備え、制御子［）としてコントロー
ルユニット４５を備え、アクチュエータとしてへルブソ
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、例えば、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、この筒回転センサ４１，４２
からは軸回転に応じた回転信号（ｎｆ）、（ｎｒ）が出
力される。

上記アクセル開度センサ４３は、アクセルの踏み込み度
合を検出し、踏み込み度合に応じたアクセル開度信号（
ａ）を出力するセンサで、加速状態を検知する手段とし
て用いられる。

上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）とアクセル開
度センサ４３からのアクセル開度信号（ａ）を入力し、
予め設定されている比例定数（制御定数）の異なる複数
の制御特性の中から、制御起動毎にその時のアクセル開
度Ａに応じた制御特性が選択され、その制御特性及び前
後輪回転速度差ΔＮに基づいた制御信号（Ｃ）を前記バ
ルブソレノイド４６に出力するもので、第４図に示すよ
うに、入力回路４６１、クロック回路４５２、ＲＡＭ４
５３、ＲＯＭ４５４、ＣＰＵ４５５、出力回路４５６を
備えている。

尚、前記制御特性は、前輪側への伝達トルクΔＴと、回
転速度差ΔＮ（ΔＮ＝Ｎｒ−Ｎｆ）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、複
数の制御特性を設定させている。

ΔＴ＝に−ｆｕｎｃ　（ΔＮ）　　Ｋ；比例定数入力回
路４５１は、各入力センサ類４１，４２．４３から入力
される入力信号をＣＰＵ４５５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４５２は、時間指示を行ない、ＣＰＵ
４５５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ＲＡＭ４５３　（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、このＲＡＭ４５３に
は、ＣＰＵ４５５で演算処理が行なわれている間に入力
される入力信号や演算処理に必要な情報を一時的に記憶
させておく回路である。

上記ＲＯＭ４５４（リード゛・オンリー・メモリ）は読
出し専用のメモリで、このＲＯＭ４５４には、第５図に
示すマツプとなるように、回転速度差ΔＮと前輪側への
伝達トルクΔＴとの関係において比例定数ＣＫＩ　、に
２　　、に３　）が異なる複数の制御特性Ｃ＋　　、Ｃ
２、Ｃ３が表（テーブル）の形で予め記憶されていて、
アクセル開度Ａにより１つの制御特性が選択され、さら
にＣＰＵ４５５で演算された回転速度差ΔＮに基づいて
、テーブルルックアップが行われる。

尚、回転速度差ΔＮと伝達トルクΔＴとの制御特性は、
所定の回転速度差までは比例関係の勾配による特性であ
るが、途中から勾配が急に立ち上り回転速度差ΔＮに対
する伝達トルクΔＴの上昇率が増大し、クラッチのすべ
りを防止するような特性としている。

上記ＣＰＵ４５５　（セントラル・プロセシング・ユニ
ット）は、演算処理を行なう中央処理装置で、このＣＰ
Ｕ４５５では、前後輪の回転速度差ΔＮの演算や、ＲＡ
Ｍ４５３及びＲＯＭ４５４からの読み出し等を行ない、
その結果信号を出力回路４５６に出力する。

上記出力回路４５６は、アクチュエータであるバルブソ
レノイド４６に対し、ＣＰＵ４５５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パルプ４７を駆動さ
せるアクチュエータで、°前記リリーフバルブ４７を開
閉させることで制御信号（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／　（ｐ・ｓ・２ｎ−Ｒｍ） μ；クラッチ板の摩擦係数　　Ｓ：ピストンへの圧力作
用面ａ　　ｎ；フリクシ冨ンディスク枚数　Ｒｍ；フリ
クションディスクのトルク伝達有効半径 従って、クラッチ締結圧Ｐを増大させると、伝達トルク
ΔＴも比例して増大する。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、実施例での駆動力配分制御作動の流れを、第６図
に示すフローチャート図により説明する。

（イ）前後輪の回転速度差ΔＮが正の場合前後輪の回転
速度差ΔＮが正の場合、つまり後輪スリップ状態での制
御作動の流れは、ステップ２００→ステツプ２０１→ス
テツプ２０２→ステツプ２０３→ステツプ２０４→°ス
テツプ２０５→ステツプ２０６へと進む流れとなり、こ
の作動が繰り返される。

尚、ステップ２００は前後輪回転速度Ｎｆ、Ｎｒの読み
込みステップであり、ステップ２０１は前後輪回転速度
差ΔＮ（ΔＮ＝Ｎｒ−Ｎｆ）の演算ステップであり、ス
テップ２０２はΔＮが正か負かの判断ステップであり、
ステップ２０３はアクセル開度Ａの読み込みステップで
あり、ステップ２０４はアクセル開度Ａにより制御特性
Ｃ＋　　。

Ｃ２，Ｃ３を選択する選択ステップであり、ステップ２
０５は前後輪回転速度差ΔＮにより選択した制御特性か
ら伝達トルクΔＴをテーブルルックアップする検索ステ
ップであり、ステップ２０６は前記ステップ２０５でテ
ーブルルックアップされた伝達トルクΔＴが得られる制
御信号（Ｃ）を出力するステップである。

具体例として、アクセルペダルを踏み込んでのご加速時
であり、前後輪回転速度差ΔＮがΔＮ＋である時は、ア
クセル開度Ａが大きくなるに従って制御特性の選択がＣ
！→Ｃ２→Ｃ３と変化するため、第５図に示すように、
アクセルペダルの踏み込み始めで、制御特性Ｃ＋が選択
されている時は、伝達トルクΔＴ１が得られる制御信号
（Ｃ）が出力され、アクセルペダルが少し踏み込まれて
いて制御特性Ｃ２が選択されている時は、伝達トルクΔ
Ｔ２が得られる制御信号（Ｃ）が出力され、アクセルペ
ダルが大きく踏み込まれていて制御特性Ｃ３が選択され
ている時は、伝達トルクΔＴ３が得られる制御信号（Ｃ
）が出力されることになる。しかも、アクセルペダルが
急に踏み込まれることで、伝達トルクΔＴは短時間にて
ΔＴ１→ΔＴ２→ΔＴ３と変化し、車両が加速状態に入
った時には前輪側への伝達トルクΔＴの増大で４輪駆動
状態に近い駆動力配分となる。

また、アクセルペダルへの踏み込み量が小さく、しかも
踏み込み動作もほとんど行なわれない緩加速時であり、
前述と同様に前後輪回転速度差ΔＮがΔＮ１である時は
、アクセル開度Ａが小さく、しかもアクセル開度Ａの変
化もほとんどないため、制御特性Ｃ＋が選択されたまま
となり、前輪側への伝達トルクΔＴも最もトルクが小さ
いΔＴ＋　のままとなり、前輪側への駆動力配分が小さ
な後輪駆動状態に近い駆動力配分となる。

（ロ）前後輪の回転速度差ΔＮが零または負の場合 前後輪の回転速度差ΔＮが零または負の場合。

つまりタイヤのすべりがない乾燥路等での直進走行時等
での制御作動の流れは、ステップ２００→ステツプ２０
１→ステツプ２０２→ステツプ２゜７という流れとなり
、制御信号（Ｃ）は零として出力され、後輪駆動状態が
維持される。

上述のように実施例では、アクセル開度Ａを加速状態の
入力情報とし、アクセル開度Ａが大きくなるに従って比
例定数Ｋが大きくなる制御特性が選択される装置とした
ため、アクセルペダルが踏み込まれ車両が急加速状態に
入った時には、比例定数にの大きな制御特性に基づくク
ラッチ締結力の制御、つまり４輪駆動に近い駆動力配分
制御が行なわれることになり、急発進時のホイールスリ
ップや急加速旋回時のスピンを防止することができる。

また、緩加速時であってアクセルペダルへの踏み込み量
が小さい時には、比例定数にの小さな制御特性に基づく
クラッチ締結力の制御、つまり後輪駆動に近い駆動力配
分制御が行なわれることになり、緩加速旋回時のアンダ
ーステア傾向を軽減させることができる。

このように、前後輪回転速度差に応じてなめらかに駆動
力配分を変化させることでステア特性を急変させない駆
動力配分制御が行なわれると共に、加速状態に応じた駆
動力配分制御を行なうことができる。

以上、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、回転速度差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と回転速度差ΔＮの
比例関係による制御特性の一例を示したが、必ずしも実
施例に示した関係に限られるものではなく、例えば粘性
クラッチ特性を示すもの等、他の制御特性であってもよ
い。

また、加速状態センサとして実施例ではアクセル開度セ
ンサを示したが、エンジン吸気管に設けた負圧センサや
アクセルペダルの動作を検知するセンサ等を用いてもよ
い。

また、実施例では、複数の制御特性を予めテーブル（表
）の形で記憶させておいて、テーブルルックアップによ
り前輪側への伝達トルクΔＴを求める例を示したが、制
御特性を演算式の形で記憶させておき、この演算式に比
例定数及び前後輪回転速度差を代入して演算により伝達
トルクΔＴを求めるようにしてもよい。

尚、この時、比例定数も実施例のように３通りの比例定
数に限らず、アクセル開度の値をそのまま比例定数とし
たり、アクセル開度から所定の演算・により比例定数を
求めるようにしてもよい。

また、実施例では、比例定数Ｋを定める加速状ｊＱの人
力情報としてアクセル開度を経時変化的に知ることがで
きるアクセル開度Ａをそのまま用いる例を示したが、ア
クセル開度Ａを時間で微分したアクセル開度微分値Ａを
加速状態の入力情報と１−てもよいし、さらにアクセル
開度Ａとアクセルて入力情報としてもよい。

尚、アクセル開度微分個人の場合は、アクセル開度の変
化速度を知ることができ、αＡ＋β人の場合は、定数で
あるα及びβの設定により、最も正確な加速状態を知る
ことが可能である。

また、クラッチ締結圧制御手段も、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、回転センナの取付位置も、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） 以上説明してきたように、本発明の四輪駆動車の駆動力
配分制御装置にあっては、制御手段に前後輪回転速度差
に対応してクラッチ締結力が大きくなる制御特性を設定
させ、加速状態センサによる加速状態が急加速を示すほ
ど制御定数の大きな制御特性に基づくクラッチ締結力の
制御を行なうようにしたため、駆動力配分が前後輪回転
速度差に応じてなめらかに変化しステア特性の急変がな
いと共に、急発進時のホイールスリップや急加速旋回時
のスピンが防止され、また、緩加速旋回時のアンダース
テア傾向が軽減され、加速状態に応じた駆動力配分制御
を行なうことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四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、ｆｆ１３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
ルユニットを示すブロック線図、第５図は実施例ＪＡ置
のコントロールユニットにおいて予め記憶させている制
御特性を示すマツプ、第６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
図である。 ｌ・・・前輪 ２・・・後輪 ３・・・Ｔｊ丁変トルククラッチ ４・・・アクチュエータ ５・・・入力センサ ５０１・・・前後輪回転速度差センサ ５０２・・・加速状態センサ ６・・・制御手段 特　　許　　出　　願　　人 日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前後輪への駆動力伝達系の途中に設けられた可変ト
   ルククラッチと、該可変トルククラッチを作動させるア
   クチュエータと、入力センサからの入力信号に基づいて
   、可変トルククラッチのクラッチ締結力を制御する制御
   信号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段と
   、を備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、 前記入力センサとして、前後輪回転速度差センサと加速
   状態センサとを含み、前記制御手段に前後輪回転速度差
   に対応してクラッチ締結力が大きくなる制御特性を設定
   させ、前記加速状態センサによる加速状態が急加速を示
   すほど制御定数の大きな制御特性に基づくクラッチ締結
   力の制御を行なうようにしたことを特徴とする四輪駆動
   車の駆動力配分制御装置。