JP2004017885A

JP2004017885A - 前後輪駆動車

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Publication number: JP2004017885A
Application number: JP2002178621A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Shigeta; 繁田　良平
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: JP3823072B2

Abstract

【課題】主駆動輪側を駆動するエンジン１１からの駆動力を副駆動輪側へ伝達する駆動力伝達装置２０を備え、駆動力伝達装置２０を介して、エンジン１１から出力する駆動力を副駆動輪側へ伝達して前後両輪駆動の駆動状態を形成する四輪駆動車において、車両の状態が、例えばエンジン回転を上げた状態からの急発進のような特殊な状態時の、四輪駆動状態を形成する場合に発生しがちなトルクショックの発生を防止する。
【解決手段】駆動力伝達装置２０から出力する伝達トルクを、エンジン１１の駆動力が高駆動力出力時での急発進時には、通常の伝達トルクより所定量低減する制御を行う。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪駆動車等の前後輪駆動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪駆動車の一形式として、主駆動輪側を駆動する駆動手段からの駆動力を副駆動輪側へ伝達する駆動力伝達手段を備え、駆動力伝達手段の作動により、駆動手段から出力する駆動力を副駆動輪側へ伝達して、前後両輪駆動の駆動状態を形成する前後輪駆動車がある。
【０００３】
当該形式の前後輪駆動車においては、駆動力伝達手段を介して副駆動輪側へ伝達される駆動力（伝達トルク）は、一般に、車速およびスロットル開度と、前後輪の回転数差に基づいて制御されるようになっている。
【０００４】
当該形式の前後輪駆動車においては、駆動力伝達手段からの伝達トルクをこのように制御することにより、主駆動輪と副駆動輪が共に駆動する前後両輪駆動状態を形成することができるものであって、運転者が所望のときに瞬時に、車両を前後両輪駆動状態に形成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該形式の前後輪駆動車においては、運転者は、主駆動輪側を駆動する駆動手段が如何なる駆動状態にあっても、また、車両が如何なる状態にあっても、前後両輪駆動状態を形成することができる。
【０００６】
このため、駆動手段の駆動状態および車両の状態が、例えば、エンジン回転を上げた状態からの急発進のような特殊な状態である場合に前後両輪駆動状態を形成すると、乗員は、前後両輪駆動状態が形成される際にショック（トルクショック）を受けることがある。このようなトルクショックは、駆動手段から出力する駆動力が高駆動力の出力下にあって、車両を急発進する場合に大きいことを確認している。
【０００７】
従って、本発明の目的は、当該形式の前後輪駆動車において、上記したごとき、駆動手段および車両が特殊な状態にある場合に、車両を前後両輪駆動状態に形成しても、トルクショックの発生を防止し、または、トルクショックの発生を大きく抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前後輪駆動車に関するものであり、主駆動輪側を駆動する駆動手段からの駆動力を副駆動輪側へ伝達する駆動力伝達手段を備え、同駆動力伝達手段の作動により、前記駆動手段から出力する駆動力を前記副駆動輪側へ伝達して、前後両輪駆動の駆動状態を形成する形式の前後輪駆動車を適用対象とするものである。
【０００９】
しかして、本発明に係る前後輪駆動車においては、前記駆動手段から出力する駆動力が高駆動力出力下での急発進時には、前記駆動力伝達手段から前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を、前記駆動手段から出力する駆動力が前記高駆動力未満の出力下での急発進時に比較して所定量低減させる制御機能を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る前後輪駆動車においては、前記駆動手段が内燃機関であるエンジンであって、前記制御機能は、前記エンジンの回転数および車速に基づいて前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を制御するようにすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る前後輪駆動車においては、前記駆動力伝達手段として、電流を印加することにより作動して前記駆動手段から出力する駆動力を前記副駆動輪側へ伝達する電磁式駆動力伝達機構を採用して、同電磁式駆動力伝達機構に対する印加電流を制御することにより、前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を制御するようにすることができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明が適用対象とする前後輪駆動車においては、車両を前後両輪駆動状態に形成する場合の駆動力伝達手段に対する通常の制御では、前後輪の回転数差（△Ｎ）が所定の範囲にあり、かつ、車速が所定の範囲にある場合には、前後輪の回転数差（△Ｎ）および車速に基づいて、回転数差（△Ｎ）に比例して伝達トルクを大きくする制御を行い、かつ、車速に比例して伝達トルクを大きくする制御を行う。かかる制御では、駆動手段から出力する駆動力が高駆動力出力下での急発進時には、駆動力伝達手段から副駆動輪側へ出力される伝達トルクは極めて大きくなって、トルクショックが発生するおそれが大きい。
【００１３】
しかしながら、本発明に係る前後輪駆動車においては、駆動手段から出力する駆動力が高駆動力出力下での急発進時には、駆動力伝達手段に対する制御を通常の制御から、特定している特殊の制御に変更するものである。すなわち、前記駆動手段から出力する駆動力が高駆動力出力下での急発進時には、駆動力伝達手段から副駆動輪側へ伝達する駆動力（伝達トルク）を、駆動手段から出力する駆動力が前記高駆動力未満の出力下での急発進時に比較して所定量低減させる制御を行うものである。
【００１４】
これにより、駆動力伝達手段を通常の制御を行うことによって発生するおそれが大きいトルクショックの発生を防止し、または、発生するトルクショックを極めて小さく抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る前後輪駆動車においては、具体的には、駆動手段として内燃機関であるエンジンを採用して、前記制御機能を有する制御手段を、エンジンの回転数および車速に基づいて副駆動輪側へ伝達する伝達トルクを制御するようにすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る前後輪駆動車においては、具体的には、駆動力伝達手段として、電流を印加することにより作動して駆動手段から出力する駆動力を副駆動輪側へ伝達する電磁式駆動力伝達機構を採用して、同電磁式駆動力伝達機構に対する印加電流を制御することにより、前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を制御するようにすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る前後輪駆動車の一実施形態を、スケルトンにて概略的に示している。当該前後輪駆動車は、前輪を主駆動輪としかつ後輪を副駆動輪とする四輪駆動車であって、前輪側を駆動する主駆動機構１０ａと、後輪側を駆動する副駆動機構１０ｂと、主駆動機構１０ａと副駆動機構１０ｂを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達手段である駆動力伝達装置２０と、駆動力伝達装置２０を制御する制御装置１０ｃを備えている。
【００１８】
当該前後輪駆動車（以下四輪駆動車と称する）において、主駆動機構１０ａは内燃機関であるエンジン１１を駆動手段とするもので、トランスミッション、トランスファ、およびフロントディファレンシャルを一体に備えるトランスアクスル１２は、エンジン１１の駆動力を、フロントディファレンシャル１３を介して両アクスルシャフト１３ａに出力して左右の前輪１３ｂを駆動させる。また、トランスアクスル１２は、エンジン１１の駆動力を、フロントディファレンシャル１３を介して第１プロペラシャフト１４ａ側へ出力する。
【００１９】
副駆動機構１０ｂは、第１プロペラシャフト１４ａおよび第２プロペラシャフト１４ｂを備えている。これら両プロペラシャフト１４ａ，１４ｂは、駆動力伝達装置２０を介して互いに連結される。これら両プロペラシャフト１４ａ，１４ｂが駆動力伝達装置２０によって互いに動力伝達可能に連結された場合には、フロントディファレンシャル１３からの駆動力を、副駆動機構１０ｂを構成するリヤディファレンシャル１５に伝達する。リヤディファレンシャル１５は、入力された駆動力を両アクスルシャフト１５ａに出力して、左右の後輪１５ｂを駆動させる。
【００２０】
駆動力伝達装置２０は、図２に示すように、電磁パイロット式のクラッチ装置であって、副駆動機構１０ｂを構成する両プロペラシャフト１４ａ，１４ｂ間に介装される。駆動力伝達装置２０は、図２に示すように、アウタケーシング２０ａ、インナシャフト２０ｂ、メインクラッチ２０ｃ、パイロットクラッチ機構２０ｄ、およびカム機構２０ｅを備える構成となっている。
【００２１】
アウタケース２０ａは、有底筒状のフロントハウジング２１ａと、フロントハウジング２１ａの開口端部に螺着されているリヤハウジング２１ｂからなるもので、リヤハウジング２１ｂが有する外向きフランジ部２１ｂ１にて、フロントハウジング２１ａの他端側開口部を閉塞している。第１プロペラシャフト１４ａは、フロントハウジング２１ａの一側に駆動力伝達可能に連結される。
【００２２】
インナシャフト２０ｂは、リヤハウジング２１ｂの内孔を貫通した状態で、フロントハウジング２１ａの奥壁部２１ａ１とリヤハウジング２１ｂの筒部２１ｂ２にて回転可能に支持されている。インナシャフト２０ｂは、フロントハウジング２１ａの奥壁部２１ａ１にて抜け止めされ、かつ、リヤハウジング２１ｂの筒部２１ｂ２では液密的に支持されている。第２プロペラシャフト１４ｂは、インナシャフト２０ｂの内孔に嵌合して、駆動力伝達可能に連結される。
【００２３】
メインクラッチ２０ｃは、多数のクラッチプレートを有する湿式多板式のクラッチであって、各インナプレート２２ａはインナシャフト２０ｂの外周側に設けたスプラインに嵌合して組付けられ、かつ、各アウタプレート２２ｂはフロントハウジング２１ａの内周側に設けたスプラインに嵌合して組付けられている。各インナプレート２２ａとアウタプレート２２ｂとは交互に位置して、インナシャフト２０ｂの軸方向へ移動可能に配置されている。
【００２４】
パイロットクラッチ機構２０ｄは、多板クラッチ２３、電磁コイル２４およびアーマチャ２５を備えている。また、カム機構２０ｅは、第１カム部材２６、第２カム部材２７、およびカムフォロアー２８を備えている。
【００２５】
多板クラッチ２３は、リヤハウジング２１ｂの一側に位置していて、その各インナプレートを第１カム部材２６の外周側に設けたスプラインに嵌合し、かつ、その各アウタプレートをフロントハウジング２１ａの内周側に設けたスプラインに嵌合することにより組付けられている。各インナプレートと各アウタプレートとは交互に位置し、インナシャフト２０ｂの軸方向へ移動可能に組付けられている。第１カム部材２６は、インナシャフト２０ｂの外周に回転可能に組付けられ、かつ、第２カム部材２７は、インナシャフト２０ｂの外周に軸方向への移動のみ可能に嵌合されている。
【００２６】
電磁コイル２４は、ヨーク２４ａに埋設された状態で、リヤハウジング２１ｂの他側に設けた環状凹所に回転可能に組付けられて、リヤハウジング２１ｂのフランジ部２１ｂ１の他側に対向して位置している。アーマチャ２５は、環状の円板であって、フロントハウジング２１ａの内周側のスプラインに嵌合して、インナシャフト２０ｂの軸方向へ移動可能に配置されて、多板クラッチ２３の一側に対向して位置している。
【００２７】
カム機構２０ｅは、第１カム部材２６、第２カム部材２７およびカムフォロアー２８にて構成されている。第１カム部材２６は、環状の円板であって、インナシャフト２０ｂの外周に回転可能に組付けられて、軸受けを介して、リヤハウジング２１ｂに支承されている。第２カム部材２７は、環状の円板であって、インナシャフト２０ｂの外周に組付けられていて、インナシャフト２０ｂの外周側のスプラインに嵌合している。第２カム部材２７は、メインクラッチ２０ｃの他側に対向して、インナシャフト２０ｂの軸方向へ移動可能に位置している。カムフォロアー２８は、両カム部材２６，２７の互いに対向する対向面に設けた各カム溝に嵌合している。
【００２８】
当該駆動力伝達装置２０においては、パイロットクラッチ機構２０ｄを構成する電磁コイル２４に対して電流を印加することにより作動する。電磁コイル２４に電流を印加すると、アーマチャ２５を吸引する磁力が発生する。これにより、アーマチャ２５は、多板クラッチ２３を押圧して摩擦係合させ、第１カム部材２６をアウタケース２０ａのフロントハウジング２１ａと一体にし、第１カム部材２６と第２カム部材２７間に相対回転を発生させる。この結果、カムフォロアー２８が作動して、両カム部材２６，２７を互いに離間する方向に押圧し、第２カム部材２７をメインクラッチ２０ｃ側に押動して、メインクラッチ２０ｃを摩擦係合させる。
【００２９】
これにより、アウタケーシング２０ａとインナシャフト２０ｂは互いに駆動力伝達可能に連結し、アウタケーシング２０ａとインナシャフト２０ｂ間で駆動力伝達がなされる。この結果、当該四輪駆動車においては、四輪駆動状態が形成される。当該駆動力伝達装置２０においては、アウタケーシング２０ａとインナシャフト２０ｂ間で伝達される駆動力（伝達トルク）は、メインクラッチ２０ｃの摩擦係合力の大きさに応じて増大する。
【００３０】
当該駆動力伝達装置２０は、パイロットクラッチ機構２０ｄで発生する摩擦係合力を、カム機構２０ｅで倍力してメインクラッチ２０ｃに伝達するもので、メインクラッチ２０ｃの摩擦係合力は、電磁コイル２４に対する印加電流に応じて増減する。従って、伝達トルクの増減は、電磁コイル２４に対する印加電流を制御することによって調整することができる。制御装置１０ｃは、車両の状態に応じて伝達トルクを制御する機能を備えている。
【００３１】
制御装置１０ｃは、図３に示すように、スロットル開度センサＳ１、車速センサＳ２、車輪速センサＳ３、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ４等に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）１６および駆動回路１７を備えている。ＭＰＵ１６は、ＣＰＵと、制御プログラムやデータを保持するメモリを有するもので、各センサＳ１〜Ｓ４にて出力される検出信号を、インタフェースを介して取り込んで、電磁コイル２４に対する印加電流を制御することによって駆動力伝達装置２０で出力する伝達トルクを制御して、車両をその走行状態に応じた四輪駆動状態に形成する。
【００３２】
ＭＰＵ１６は、車両の走行状態に基づいて伝達トルクを算出して、算出された伝達トルクを指令信号として、インタフェースを介して駆動回路１７に出力する。駆動回路１７は、ＭＰＵ１６からの指令信号に基づいて、電磁コイル２４に対する印加電流を制御する。図４は、伝達トルクを算出する基礎データを示している。
【００３３】
伝達トルクＴは、スロットル開度θと車速Ｓとの関係で設定されている車速感応トルクＳＴと、前後輪の回転差△Ｎとの関係で設定されている差動回転感応トルク△ＮＴとの和であって、車速感応トルクＳＴについては図４（ａ）のグラフに、差動回転感応トルク△ＮＴについては同図（ｂ）のグラフにそれぞれ示している。四輪駆動走行時に、駆動力伝達装置２０の伝達トルクを伝達トルクＴに制御する四輪駆動状態制御を、本実施形態では通常制御を称している。
【００３４】
当該四輪駆動車においては、四輪駆動状態の形成時に発生するおそれがあるトルクショックを防止するため、通常制御よりも伝達トルクを低減させるトルク低減制御を、通常制御と併せて行っている。本実施形態では、トルク低減制御での伝達トルクの低減度合いを、通常制御での伝達トルクＴの略１／２に設定している。また、本実施形態では、トルク低減制御から通常制御へ復帰させる場合には、トルク低減制御から通常制御へ円滑に移行するように、ゆっくり復帰する手段を採っている。図４（ｃ）には、トルク低減制御から通常制御へ復帰する状態を示す伝達トルクと時間の関係を示している。
【００３５】
このように構成した当該四輪駆動車においては、四輪駆動状態の形成時には、制御装置１０ｃは、通常制御とトルク低減制御を併せた制御を行う。図５は、当該制御プログラムを実行するためのフローチャートを示している。
【００３６】
制御装置１０ｃを構成するマイクロコンピュータは、４ＷＤスイッチがＯＮした場合には制御プログラムの実行を開始し、ステップ１０１にて、エンジン回転数Ｎを読込むとともに車速Ｓを読込み、プログラムをステップ１０２に進める。マイクロコンピュータは、ステップ１０２では、車速Ｓがしきい値未満か否かを判定し、車速Ｓがしきい値未満である場合にはプログラムをステップ１０３に進め、車速Ｓがしきい値より大きい場合にはプログラムをステップ１１１に進める。
【００３７】
マイクロコンピュータは、ステップ１０３では、エンジン回転数Ｎがしきい値より大きいか否かを判定し、エンジン回転数Ｎがしきい値より大きいものと判定した場合にはプログラムをステップ１０４に進め、エンジン回転数Ｎがしきい値より小さいものと判定した場合にはプログラムをステップ１１１に進める。
【００３８】
マイクロコンピュータは、ステップ１０４では、低減フラグをＯＮするとともに、カウンタをクリアし、ステップ１０５にてトルク低減制御を行う。マイクロコンピュータは、この制御プログラムを繰り返し実行する。
【００３９】
マイクロコンピュータは、当該制御プログラムの実行中に、ステップ１０２にて車速Ｓがしきい値より大きいものと判定し、または、ステップ１０３にてエンジン回転数Ｎがしきい値より小さいと判定した場合には、プログラムをステップ１１１に進め、ステップ１１１にて低減フラグの状態を判定する。マイクロコンピュータは、ステップ１１１にて、低減フラグがＯＮ状態にあるものと判定した場合には、ステップ１１２にてカウンタアップして、プログラムをステップ１１３に進める。
【００４０】
マイクロコンピュータは、ステップ１１３では、カウンタ継続時間がＴ時間を経過したか否かを判定し、カウンタ継続時間Ｔに達していないものと判定した場合には、ステップ１１４にて、トルク低減制御を継続する。また、マイクロコンピュータは、ステップ１１３にて、カウンタ継続時間Ｔに達しているものと判定していないものと判定した場合には、ステップ１１５にて、低減フラグをＯＦＦにするとともにカウンタクリアを行って、制御をトルク低減制御から通常制御へゆっくり復帰させる。
【００４１】
マイクロコンピュータは、ステップ１１１にて、低減フラグがＯＦＦ状態にあるものと判定した場合には、プログラムをステップ１１６に進め、通常制御を継続する。
【００４２】
このように、当該四輪駆動車においては、四輪駆動状態の形成時には、駆動力伝達装置２０から出力する伝達トルクを通常に制御する通常制御と、伝達トルクを所定量低減させるトルク低減制御とを併せて行っている。このため、エンジン１１から出力する駆動力が高駆動力である場合の急発進時においては、駆動力伝達装置２０から出力する大きな伝達トルクを低減することができて、駆動力伝達装置２０を通常の制御を行うことによって発生するおそれが大きいトルクショックの発生を防止し、または、発生するトルクショックを極めて小さく抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施形態に係る前後輪駆動車に搭載している駆動力伝達手段は、電磁式の駆動力伝達手段（駆動力伝達装置２０）であるが、本発明に係る前後輪駆動車においては、かかる駆動力伝達手段に限定されるものではなく、油圧式の駆動力伝達手段等も採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る前後輪駆動車である四輪駆動車を概略的に示すスケルトン図である。
【図２】同四輪駆動車が搭載する駆動力伝達装置を示す断面図である。
【図３】同駆動力伝達装置の制御装置を示す概略構成図である。
【図４】同制御装置が実行する制御プログラムの基礎データを示すグラフである。
【図５】同制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ａ…主駆動機構、１０ｂ…副駆動機構、１０ｃ…制御装置、１１…エンジン、１２…トランスアクスル、１３…フロントディファレンシャル、１３ａ…アクスルシャフト、１３ｂ…前輪、１４ａ，１４ｂ…プロペラシャフト、１５…リヤディファレンシャル、１５ａ…アクスルシャフト、１５ｂ…後輪、１６…ＭＰＵ、１７…駆動回路、２０…駆動力伝達装置、２０ａ…アウタケース、２０ｂ…インナシャフト、２０ｃ…メインクラッチ、２０ｄ…パイロットクラッチ機構、２０ｅ…カム機構、２１ａ…フロントハウジング、２１ａ１…奥壁部、２１ｂ…リヤハウジング、２１ｂ１…外向きフランジ部、２１ｂ２…筒部、２２ａ…インナプレート、２２ｂ…アウタプレート、２３…多板クラッチ、２４…電磁コイル、２５…アーマチャ、２６…第１カム部材、２７…第２カム部材、２８…カムフォロアー。

Claims

主駆動輪側を駆動する駆動手段からの駆動力を副駆動輪側へ伝達する駆動力伝達手段を備え、同駆動力伝達手段の作動により、前記駆動手段から出力する駆動力を前記副駆動輪側へ伝達して、前後両輪駆動の駆動状態を形成する前後輪駆動車であり、当該前後輪駆動車は、前記駆動手段から出力する駆動力が高駆動力出力時での急発進時には、前記駆動力伝達手段から前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を、前記駆動手段から出力する駆動力が前記高駆動力未満の出力下での急発進時に比較して所定量低減させる制御機能を有していることを特徴とする前後輪駆動車。
請求項１に記載の前後輪駆動車において、前記駆動手段は内燃機関であるエンジンであって、前記制御機能は、前記エンジンの回転数および車速に基づいて前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を制御するものであることを特徴とする前後輪駆動車。
請求項１または２に記載の前後輪駆動車であり、当該前後輪駆動車の駆動力伝達手段は、電流を印加することにより作動して前記駆動手段から出力する駆動力を前記副駆動輪側へ伝達する電磁式駆動力伝達機構であって、同電磁式駆動力伝達機構に対する印加電流を制御することにより、前記副駆動輪側へ伝達する駆動力を制御することを特徴とする前後輪駆動車。