JP2649526B2 - ４輪駆動車の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、２輪駆動−４輪駆動自動切換機構を備えた
４輪駆動車の切換制御装置に関するものである。

先行技術 ２輪駆動−４輪駆動自動切換機構を備えた４輪駆動車
においては、車輪の、たとえば、スリップを防止し、駆
動力を確保するため、４輪駆動に切換えるように制御し
ているが、高速運転時に４輪駆動に切換えるように制御
する場合には、高速運転時の燃費性能が悪化してしまう
ため、駆動力確保の要求の高い低速高負荷運転状態にお
いてのみ、４輪駆動に切換えるように制御するのが一般
であった（たとえば、特開昭56−43032号公報な
ど。）。

発明の解決しようとする問題点 しかしながら、駆動力確保の要求が高いのは、低速高
負荷運転状態に限られるわけではなく、高速時において
も、アクセルペダルを踏み込む場合などには、車輪に加
わるトルクが高くなり、車輪駆動力を確保する必要があ
る。したがって、従来のように、低速高負荷運転状態に
おいてのみ、４輪駆動に切換えるように制御する場合に
は、車輪の駆動力を十分に確保することができなかっ
た。

発明の目的 本発明は、燃費効率の低下を最小限に抑えつつ、全車
速域において、車輪の駆動力を確保することのできる２
輪駆動−４輪駆動自動切換機構を備えた４輪駆動車の制
御装置を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明のかかる目的は、エンジン負荷を検出するエン
ジン負荷検出手段と、所定のエンジン負荷以上の高負荷
時において、２輪駆動−４輪駆動切換機構を４輪駆動に
切換えるように制御する切換制御手段と、前記所定のエ
ンジン負荷を車速の増大にしたがって大きくなるように
設定する所定負荷設定手段を設けることによって達成さ
れる。

同一シフトレンジにおいては、同一のスロットルバル
ブ開度、すなわち、同一のエンジン負荷における車輪
の、たとえば、スリップによる駆動力低下の度合は、車
速が大きいほど生じにくいから、車速が大きいほど、よ
り高いエンジン負荷まで、２輪駆動モードで走行するこ
とができ、したがって、前記所定のエンジン負荷の値を
大きく設定することが可能になり、また、シフトレンジ
が高速段であるほど、同一のスロットルバルブ開度、す
なわち、同一のエンジン負荷における車輪への伝達トル
クは小さくなるから、シフトレンジが高速段であるほ
ど、より高いエンジン負荷まで、２輪駆動モードで走行
することができ、したがって、前記所定のエンジン負荷
の値を大きく設定することが可能になる。本発明は、か
かる知見に基づくものである。このように、本発明にお
いては、車速の増大にしたがって、４輪駆動モードに切
換えるエンジン負荷の値を大きく設定しているから、燃
費効率のの低下を最小限に抑えつつ、低速運転状態以外
の運転状態における車輪の駆動力を有効に確保すること
が可能になる。

本発明の好ましい実施態様においては、さらに、シフ
ト・レンジが高速段になるほど、前記所定エンジン負荷
を増大させる割合が大きくなるように制御され、２輪駆
動モードにおける運転状態を拡大し、より燃費効率の低
下が防止されている。

実施例 以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について、
詳細に説明を加える。

第１図は、本発明にかかる４輪駆動車の制御装置を備
えた２輪−４輪切換機構を有する４輪駆動車の全体構成
図である。

第１図において、本実施例の４輪駆動車においては、
エンジン１、主変速機２、副変速機３とトランスファー
装置４とを車体方向に一列に連結したパワープラント５
が車体前部に設けられ、左右の前輪６、６間および後輪
７、７間に、それぞれ前輪差動装置８および後輪差動装
置９が設けられている。トランスファー装置４の側部か
ら前方へ延びる第１プロペラシャフト10が、前輪差動装
置８に、トランスファー装置４から後方へ延びる第２プ
ロペラシャフト11が、後輪差動装置９に、それぞれ連結
され、また、前輪差動装置８から左右に延びる車軸12、
12が左右の前輪６、６に、後輪差動装置９から左右に延
びる車軸13、13が左右の後輪７、７に、それぞれ連結さ
れて、パワープラント５により前輪６、６を駆動する前
輪駆動系14と、後輪７、７を駆動する後輪駆動系15が構
成されている。また、前輪差動装置８と前輪６の一方と
の間に、これらの間を断接するフリーホィール16が備え
られている。さらに、２輪−４輪駆動の切換えを制御す
るコントロールユニット17が設けられており、図示しな
いスロットルバルブ開度センサよりのスロットルバルブ
開度検出信号、図示しない車速センサよりの車速検出信
号および主変速機２よりのシフトレンジ信号が、それぞ
れ入力され、これらの入力信号に基づいて、後述の駆動
モード切換機構55に、駆動モード切換信号を出力する。

第２図は、本実施例の４輪駆動車における副変速機３
とトランスファー装置４の構成の詳細を示す図面であ
る。第２図において、副変速機３は、主変速機２の出力
軸20に同心状に連結された入力軸21、入力軸21の後方に
同心状に配置され、トランスファー装置４内に延びる中
間軸22、これら入力軸21および中間軸22間に配置された
減速歯車機構23および減速歯車機構23の動力伝達経路を
切換える変速段切換機構24とにより構成されている。

減速歯車機構23は、サンギア25と、その周囲に配置さ
れた複数のピニオンギア26と、これらのピニオンギア26
を回転自在に支持するキャリア27と、各ピニオンギア26
の外側に配置されたリングギア28よりなるプラネタリギ
ア機構によって構成されている。キャリヤ27は中間軸22
に結合され、また、リングギア28はミッションケース29
に固定されている。

変速段切換機構24においては、入力軸21の後端部外周
と、減速歯車機構23のサンギア25の延長部外周と、キャ
リア27に結合されたリング部材30の内周とに、それぞ
れ、スプライン31、32、33が形成され、入力軸21の外周
のスプライン31にスリーブ34がスライド可能に嵌合され
ている。第２図における実線で示される位置では、スリ
ーブ34の端部外周に設けられたスプラインが、リング部
材30のスプライン33に嵌合して、スリーブ34およびリン
グ部材30を介して、入力軸21とキャリヤ27とが結合さ
れ、入力軸21の回転が、キャリヤ27を介して、そのまま
中間軸22に伝達される高速段が得られ、他方、スリーブ
34を破線で示す位置にスライドさせると、スリーブ34の
端部外周に設けられたスプラインが、入力軸21のスプラ
イン31とサンギア25のスプライン32とにまたがって嵌合
し、スリーブ34を介して、入力軸21とサンギア25とが結
合され、入力軸21の回転がサンギア25に入力されるが、
このとき、減速歯車機構23においては、リングギア28が
固定されているので、サンギア25に入力された回転が減
速された上で、キャリヤ27から中間軸22に伝達されるこ
とになり、低速段が得られる。

一方、トランスファー装置４は、第２図に示すよう
に、副変速機３から延びる中間軸22の後方に同心状に後
輪用出力軸51を、また、中間軸22に平行に前輪用出力軸
52を、それぞれ配置し、後輪用出力軸51に第２プロペラ
シャフト11を、前輪用出力軸52に第１プロペラシャフト
10を、それぞれ連結するとともに、中間軸22と後輪用出
力軸51との間にセンタデフ53を、中間軸22と前輪用出力
軸52との間に巻掛け伝動機構54を、それぞれ配置し、さ
らに、中間軸22上のセンタデフ53と巻掛け伝動機構54と
の間に、コントロールユニット17の出力信号にしたがっ
て、２輪−４輪駆動モードの切換えをおこなう駆動モー
ド切換機構55を配置した構成とされている。

センタデフ53は、サンギア56と、その周囲に配置され
た複数のピニオンギア57と、これらのピニオンギア57を
支持するキャリヤ58と、各ピニオンギア57の外側に配置
されたリングギア59よりなるプラネタリギア機構によっ
て構成されている。キャリヤ58は中間軸22に、また、リ
ングギア28は後輪用出力軸51に、それぞれ連結されてい
る。

巻掛け伝動機構54は、中間軸22上に遊嵌合された第１
スプロケット60と、前輪用出力軸52に一体形成された第
２スプロケット61と、第１、第２スプロケット60、61間
に巻掛けられたチェーン62とにより構成さている。

駆動モード切換機構55は、センタデフ53のサンギア56
と一体回転するクラッチハブ63の両側に、センタデフ53
のリングギア59の延長部と、第１スプロケット60の延長
部を隣接させるとともに、これらの外周囲に同一諸元の
スプライン64、65、66を設け、これらのスプライン64、
65、66にまたがって、スライド可能にスリーブ67を嵌合
させた構成よりなっている。ここに、クラッチハブ63と
第１スプロケット60の延長部との間には、スリーブ67の
移動に伴って、これらの回転速度を同期させる同期装置
68が介設されている。

スリーブ67を、第２図のように、クラッチハブ63のス
プライン64と、リングギア59のスプライン65とにまたが
って嵌合させた位置Ｉにおいては、クラッチハブ63とス
リーブ67を介して、センタデフ53のサンギア56とリング
ギア59とが結合され、センタデフ53が一体回転するよう
にロックされるとともに、センタデフ53と第１スプロケ
ット60との間が切断され、その結果、中間軸22からセン
タデフ53のキャリヤ58に入力された回転が、リングギア
59から後輪用出力軸51にそのまま出力される２輪駆動モ
ードが得られる。

また、スリーブ67の位置を、第２図の位置IIまでスラ
イドさせると、スリーブ67が、クラッチハブ63のスプラ
イン64およびリングギア59のスプライン65に嵌合すると
ともに、第１スプロケット60のスプライン66にも嵌合
し、センタデフ53がロックされた状態で、センタデフ53
と第１スプロケット60とが結合される。その結果、中間
軸22からセンタデフ53に入力された回転は、後輪用出力
軸51に出力される一方、第１スプロケット60、チェーン
62および第２スプロケット61よりなる巻掛け伝動機構54
を介して、前輪用出力軸52にも出力され、センタデフ53
がロックされた４輪駆動モードが得られる。

さらに、スリーブ67の位置を、第２図の位置IIIまで
スライドさせると、スリーブ67が、クラッチハブ63のス
プライン64および第１スプロケット60のスプライン66と
にのみまたがって嵌合する状態となり、センタデフ53の
サンギア56と第１スプロケット60とが結合される一方、
センタデフ53のサンギア56とリングギア59とが分離され
る。その結果、中間軸22からセンタデフ53のキャリヤ58
に入力された回転は、リングギア59から後輪用出力軸51
に出力され、かつサンギア56から第１スプロケット60な
いし前輪用出力軸52に出力されるとともに、リングギア
59とサンギア56との差動動作が可能となって、前後輪間
の回転速度差が許容されるセンターデフフリーの４輪駆
動モードが得られることになる。

さらに、スリーブ67をスライドさせることにより、各
駆動モードの切換えをおこなうモータ70が設けられてい
る。コントロールユニット17は、スロットルバルブ開度
センサ（図示せず）からのスロットルバルブ開度検出信
号、車速センサ（図示せず）からの車速検出信号および
主変速機２からのシフト・レンジ信号にしたがって、こ
のモータ70を駆動し、歯車装置71を介して、溝カム72が
回転駆動され、溝カム72に係合されたカムフォロアー7
3、シフトロッド74およびシフトフォーク75を介して、
スリーブ67がスライドされ、所定の駆動モードが得られ
るように構成されている。

第３図は、本実施例における２輪−４輪駆動モードの
切換制御方法を示す変速特性図である。

第３図において、シフト・アップラインは二点鎖線
で、シフト・ダウンラインは破線で、また、ロック・ア
ップラインは、一点鎖線で、それぞれ示されている。実
線で示されたラインＡは、２輪駆動と４輪駆動との駆動
モード切換えラインであり、駆動モード切換えラインＡ
の上側、すなわち、高負荷側の領域が、４輪駆動領域、
下側、すなわち、低負荷側の領域が、２輪駆動領域を、
それぞれ示している。第３図においては、駆動モード切
換えラインＡは、高速シフト・レンジほど、その傾きが
大きくなるように設定されるとともに、同一のシフト・
レンジ内では、線形に、臨界スロットルバルブ開度が大
きくなるように設定されている。すなわち、シフト・レ
ンジが高速段であるほど、２輪駆動モードを４輪駆動モ
ードに切換える臨界スロットルバルブ開度は、次第に大
きく設定され、また、同一シフト・レンジ内では、車速
が大きくなるほど、臨界スロットルバルブ開度が大きく
なるように設定され、また、ラインＡの傾きは、高速シ
フト・レンジほど大きく設定されている。これは、同一
シフトレンジにおいては、同一のスロットルバルブ開
度、すなわち、同一のエンジン負荷における車輪の、た
とえば、スリップによる駆動力低下の度合は、車速が大
きいほど生じにくいから、車速が大きいほど、より高い
エンジン負荷まで、２輪駆動モードで走行することがで
き、したがって、前記所定のエンジン負荷の値を大きく
設定することが可能になり、また、シフトレンジが高速
段であるほど、同一のスロットルバルブ開度、すなわ
ち、同一のエンジン負荷に対する車輪の伝達トルクは小
さくなるから、シフトレンジが高速段であるほど、前記
所定のエンジン負荷の値を大きく設定することができ、
また、車速が所定量増大したときの臨界スロットルバル
ブ開度の低速段における増加分を、高速段における増加
分としても、低速段と高速段とでは減速比が異なるの
で、高速段では、いまだ駆動力を確保することができる
ので、車輪の、たとえば、スリップによる駆動力の低下
は生じにくく、シフトレンジが高速段であるほど、切換
ラインの傾きを大きく設定することができ、したがっ
て、前記所定のエンジン負荷の値を大きく設定すること
が可能になるためである。

コントロールユニット17内には、第３図に示される変
速特性図をマップの形で記憶し、図示しないスロットル
バルブ開度センサよりのスロットルバルブ開度信号、車
速センサよりの車速信号および主変速機２からのシフト
・レンジ信号にしたがって、２輪駆動−４輪駆動を切換
える臨界スロットルバルブ開度を演算する臨界スロット
ルバルブ開度演算手段17a、および、この臨界スロット
ルバルブ開度演算手段17aの出力と図示しないスロット
ルバルブ開度センサから入力されたスロットルバルブ開
度信号とを比較し、駆動モード切換信号を駆動モード切
換機構55に出力し、必要に応じて、モータ70を駆動さ
せ、２輪駆動、４輪駆動の切換えをおこなう切換制御手
段17bが設けられており、運転状態に応じて、第３図の
特性図にしたがって、２輪駆動−４輪駆動の駆動モード
の切換えをおこなうように構成されている。なお、前述
した駆動モード切換ラインＡは、車速およびシフトレン
ジに基づき、演算される臨界スロットルバルブ開度を、
各車速に対応させて、第３図に示される車速特性図上に
プロットし、これらを結んだものである。したがって、
このマップに基づいて、駆動モード切換え制御をおこな
ってもよく、その場合の制御の一例を第４図に示す。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請
求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能
であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであ
ることはいうまでもない。

たとえば、前記実施例においては、同一のシフトレン
ジにおいては、臨界スロットルバルブ開度が、車速にし
たがって線形に増大するように設定しているが、必ずし
も線形に増大するように設定することは要せず、車速に
したがって増大するように設定すれば足りる。

また、前記実施例においては、コントロールユニット
17内に、臨界スロットルバルブ開度を演算する臨界スロ
ットルバルブ開度演算手段17aおよび駆動モード切換信
号を駆動モード切換機構55に出力する切換制御手段17b
が、それぞれ設けられているが、これらは、物理的な手
段であることを要せず、たとえば、マイクロコンピュー
タなど、ソフト的に、かかる作用を実現する場合も、本
発明は包含する。

発明の効果 本発明によれば、燃費効率の低下を最小限に抑えつ
つ、全車速域において、車輪の駆動力を確保することの
できる２輪駆動−４輪駆動切換機構を備えた４輪駆動車
の制御装置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる４輪駆動車の制御装
置を備えた２輪−４輪切換機構を有する４輪駆動車の全
体構成図である。第２図は、本発明の実施例の４輪駆動
車における副変速機３とトランスファー装置４の構成の
詳細を示す図面である。第３図は、本発明の実施例にお
ける２輪−４輪駆動モードの切換制御方法を示す変速特
性図である。第４図は、２輪−４輪駆動モードの切換制
御方法の例を示すフローチャートである。 １……エンジン、２……主変速機、 ３……副変速機、 ４……トランスファー装置、 ５……パワープラント、 ６……前輪、７……後輪、 ８……前輪差動装置、 ９……後輪差動装置、 10……第１プロペラシャフト、 11……第２プロペラシャフト、 12、13……車軸、 14……前輪駆動系、15……後輪駆動系、 16……フリーホィール、 17……コントロールユニット、 17a……臨界スロットルバルブ開度演算手段、 17b……切換制御手段、 20……主変速機の出力軸、 21……副変速機の入力軸、 22……副変速機の中間軸、 23……減速歯車機構、 24……変速段切換機構、 25……サンギア、26……ピニオンギア、 27……キャリヤ、28……リングギア、 29……ミッションケース、 30……リング部材、 31、32、33……スプライン、 34……スリーブ、51……後輪用出力軸、 52……前輪用出力軸、53……センタデフ、 54……巻掛け伝動機構、 55……駆動モード切換機構、 56……サンギア、57……ピニオンギア、 58……キャリヤ、59……リングギア、 60……第１スプロケット、 61……第２スプロケット61、 62……チェーン、63……クラッチハブ、 64、65、66……スプライン、 67……スリーブ、68……同期装置、 70……モータ、71……歯車装置、 72……溝カム、73……カムフォロアー、 74……シフトロッド、 75……シフトフォーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 晴己 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−44031（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２輪駆動−４輪駆動自動切換機構を備えた
   ４輪駆動車の制御装置において、エンジン負荷を検出す
   るエンジン負荷検出手段と、所定のエンジン負荷以上の
   高負荷時において、前記２輪駆動−４輪駆動切換機構を
   ４輪駆動に切換えるように制御する切換制御手段と、前
   記所定のエンジン負荷を車速の増大にしたがって大きく
   なるように設定する所定負荷設定手段を設けたことを特
   徴とする４輪駆動車の制御装置。