JP3047707B2 - 自動変速機付き四輪駆動車の差動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動変速機を備えた
四輪駆動車において前輪側駆動系と後輪側駆動系とに対
する駆動力の分配を制限する差動制限装置を制御するた
めの装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンから車輪に至る動力の伝達系統
には、歯車のバックラッシなどに起因するガタが不可避
的に存在しており、それらのうち特にディファレンシャ
ルにおけるガタが大きい。前輪駆動車や後輪駆動車など
のいわゆる二輪駆動車は、前輪側あるいは後輪側に１組
のディファレンシャルを有するのみであるから、動力伝
達系統におけるガタは比較的少ないが、前後輪の差動を
行うことのできる差動装置を設けた常時四輪駆動車（フ
ルタイム４ＷＤ車）にあっては、前後輪それぞれのため
のディファレンシャルとセンターディファレンシャル
（中央差動装置）とを備えているから、動力伝達系統全
体としてのガタはかなり大きくなる。したがって例えば
自動変速機を備えたこの種の四輪駆動車において、非走
行レンジであるパーキング（Ｐ）レンジあるいはニュー
トラル（Ｎ）レンジからドライブ（Ｄ）レンジあるいは
リバース（Ｒ）レンジなどの走行レンジにシフトした場
合、ガタが詰まることによるショックが、各ディファレ
ンシャルにおけるガタの総和として生じるから、二輪駆
動車におけるショックより大きくなる。

【０００３】そこで例えば特開昭６２−１４９５１３号
公報に記載された発明では、差動制限クラッチを備えた
四輪駆動車において、非走行レンジから走行レンジに切
り換えた場合には、その差動制限クラッチを係合させて
前後輪を直結状態とするように制御している。したがっ
てこのような制御を行えば、前後輪のいずれか一方のデ
ィファレンシャルのガタが詰まれば、それ以上のガタが
詰まることに起因するショックが生じないので、差動制
限クラッチを解放している状態に比較してショックを軽
減することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の制御方
法によれば、例えばセンターディファレンシャルを備え
た常時四輪駆動車において、そのセンターディファレン
シャルを相対回転のないロック状態とし、その状態で前
後輪の駆動系にトルクを伝達するから、いずれか一方の
駆動系でのガタが詰まった後はそれ以上のガタ詰まりが
生じないので、ガタに起因するショックを抑制できる
が、その制御は、前後輪のいずれか一方のディファレン
シャルのガタが詰まることにより、それ以上のガタによ
るショックを防止するものであるから、結局、少なくと
も二輪駆動車と同程度のガタによるショックを生じさせ
ることになり、シフト時のショックを向上させる点で未
だ改善の余地があった。

【０００５】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、四輪駆動車のガタに起因するシフトショック
を低減することのできる制御装置を提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、図１に示す構成としたことを特徴と
するものである。すなわちこの発明は、非走行レンジと
走行レンジとに切り換えることのできる自動変速機Ａ
と、自動変速機Ａから出力される駆動力を前輪側駆動系
１と後輪側駆動系２とに前後輪３，４の差動を許容する
状態で分配する四輪駆動装置５と、前後輪３，４の差動
を行わせるフリー状態と前後輪３，４の差動を完全に阻
止するロック状態とに切り換えることのできる差動制限
装置６とを備えた自動変速機付き四輪駆動車の差動制御
装置において、非走行レンジから走行レンジに切り換え
られたことを検出するレンジ切換検出手段７と、前輪側
駆動系１と後輪側駆動系２とのいずれか一方の駆動系
１，２におけるガタ詰まりを判定するガタ詰め判定手段
８と、非走行レンジから走行レンジに切り換えられたこ
とが検出された後、前記いずれか一方の駆動系のガタ詰
まりが判定されるまでの間は前記差動制限装置６をフリ
ー状態とし、かついずれか一方の駆動系のガタ詰まりが
判定された後は差動制限装置６をロック状態とする差動
制限制御手段９とを備えていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】この発明は、自動変速機Ａに連結された四輪駆
動装置５を対象としており、その自動変速機は非走行レ
ンジと走行レンジとの切り換えを行うことができる。そ
の四輪駆動装置５は前後輪３，４の差動回転を許容した
状態で前輪側駆動系１と後輪側駆動系２とに駆動力を分
配し、またその差動作用は、差動制限装置６によって制
限される。そしてその自動変速機Ａにおいて非走行レン
ジから走行レンジにシフトされると、そのシフトがレン
ジ切換検出手段７によって検出される。走行レンジに切
り換えると、四輪駆動装置５から前輪側駆動系１と後輪
側駆動系２とに動力が伝達され、それに伴いそれぞれの
駆動系１，２におけるガタが詰まるように所定の回転部
材に回転が生じる。その時点では、差動制限装置６は作
用していずに四輪駆動装置５が前後輪３，４の差動を許
容した状態で動力の分配を行っている。このようにして
各駆動系１，２に動力を伝達することにより、いずれか
の駆動系１，２におけるガタが詰まることを、ガタ詰め
判定手段８が判定する。その場合、いずれか一方の駆動
系１，２でのガタが詰まっても、四輪駆動装置５が前後
輪の差動を許容しているから、自動変速機Ａ側から伝達
されるトルクに対する反力がガタの詰まった駆動系から
は作用せず、したがってショックは特には生じない。そ
してガタ詰まりが判定されると、差動制限制御手段９が
四輪駆動装置５の差動作用を差動制限装置６によって制
限させる。すなわち差動制限装置６をロック状態とす
る。その結果、既にガタが詰まっている駆動系に対して
自動変速機Ａをいわゆる直結状態で連結することになる
ので、ガタの詰まっている駆動系から反力を受けること
になり、したがってこのように差動制限を行った時点で
のショックは殆ど生じない。

【０００８】

【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図２はこの発明の一実施例を模式的に示す図で
あり、ここに示す例は、前置きエンジン後輪駆動車（Ｆ
Ｒ車）をベースにした四輪駆動車の例である。すなわち
エンジン１０に自動変速機１１および四輪駆動装置１２
が順に連結されており、その自動変速機１１は、トルク
コンバータ１３を介してエンジン１０から入力された駆
動力を歯車変速装置１４を介して四輪駆動装置１２に出
力するとともに、油圧制御装置１５によってクラッチや
ブレーキなどの摩擦係合装置（それぞれ図示せず）を適
宜に係合・解放させることにより所定の変速段を達成す
るように構成されている。

【０００９】四輪駆動装置１２は、前後輪（図示せず）
の差動を行わせるセンターディファレンシャル１６と、
その差動作用を制限する差動制限クラッチ１７と、駆動
力を前輪側の駆動系と後輪側の駆動系とに分配するトラ
ンスファ１８とから構成されている。そのセンターディ
ファレンシャル１６は、図２に示す例では、１対の遊星
歯車機構によって構成されており、そのキャリヤ１９に
自動変速機１１の出力軸２０が連結されている。またリ
ングギヤ２１が前輪駆動用中間軸２２に連結され、さら
にサンギヤ２３が後輪駆動軸２４に連結されている。こ
の前輪駆動用中間軸２２はトランスファ１８の一部を構
成するものであって、これと平行に配置された前輪駆動
軸２６に対してチェーン２７を介してトルクを伝達する
ようになっている。また差動制限クラッチ１７は遊星歯
車機構のうちの二要素を連結することによりその差動作
用を制限するものであって、図２に示す例では、リング
ギヤ２１とサンギヤ２３とを選択的に連結する多板クラ
ッチによって構成されている。さらにこの差動制限クラ
ッチ１７を制御する油圧制御装置２８が設けられてい
る。

【００１０】前記後輪駆動軸２４は前輪駆動用中間軸２
２の中心軸線に沿ってこれを貫通し、ユニバーサルジョ
イント２９およびリヤプロペラシャフト３０を介してリ
ヤディファレンシャル（図示せず）にトルクを伝達する
ようになっている。また前輪駆動軸２６は車両の前方向
に向けて延びているフロントプロペラシャフト３１にユ
ニバーサルジョイント３２を介して連結され、またこの
フロントプロペラシャフト３１は中間軸３３にユニバー
サルジョイント３４を介して連結されており、そしてこ
の中間軸３３が、フロントディファレンシャル３５の入
力軸であるドライブピンオン軸３６に連結されている。

【００１１】フロントディファレンシャル３５は、オイ
ルパン３７と一体のデフケース３８の内部にリングギヤ
３９およびドライブピニオン４０ならびにその他の構成
部材を収容して構成されており、そのドライブピニオン
４０がドライブピニオン軸３６に取り付けられている。

【００１２】上記の自動変速機Ａは、手動操作によって
ＰレンジやＮレンジあるいはＤレンジやＲレンジなどを
選択するとともに、Ｄレンジなどの前進レンジでは、各
レンジに応じた変速段を、電気的な制御によって設定す
るようになっており、そのための制御装置４１が設けら
れている。これは中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記
憶素子（ＲＡＭ，ＲＯＭ）ならびに入出力インターフェ
ースを主体とするものであって、入力信号に基づいて設
定するべき変速段を判断し、その判断結果に基づいて変
速信号を油圧制御装置１５に出力して所定の変速段を設
定するようになっている。またこの制御装置４１は四輪
駆動装置１２の油圧制御装置２８に信号を出力して差動
制限クラッチ１７の係合・解放を制御するようになって
いる。そしてこの制御装置４１には、車速センサー４
２、スロットル開度センサー４３，マニュアルシフトポ
ジションセンサー４４，マニュアル切換スイッチ４５な
どからの信号が入力されている。

【００１３】図３に上述した差動制限クラッチ１７の制
御機構を示してあり、オイルポンプ４６によって加圧し
たオイルをライン圧に調圧するライン圧制御弁４７から
差動制限クラッチ１７の油圧サーボ機構４８に至る油路
４９に、サーボ油圧制御弁５０が設けられている。この
サーボ油圧制御弁５０は、例えばデューティ制御弁であ
って、制御装置４１から入力される信号のデューティ比
に応じた油圧を油圧サーボ機構４８に出力するようにな
っている。そしてその油圧サーボ機構４８は、入力され
た油圧をピストン５１を挟んでリターンスプリング５２
に対向させるように構成されており、そのピストン５１
が摩擦板を押圧して差動制限クラッチ１７を係合させる
ようになっている。

【００１４】上述した四輪駆動装置１５では、自動変速
機１１をＰレンジあるいはＮレンジなどの非走行レンジ
からＤレンジやＲレンジなどの走行レンジに切り換えた
場合、前後の各駆動系統におけるガタに起因するショッ
クを低減するために、差動制限クラッチ１７を以下のよ
うに制御する。

【００１５】図４はその制御ルーチンを示しており、ま
ずステップ１では自動変速機１１において設定されてい
るレンジがＮレンジもしくはＰレンジであるか否かを判
断する。これらいずれかのレンジが設定されていた場合
には、フラグＦを“１”にセット（ステップ２）した後
にリターンする。

【００１６】またＤレンジもしくはＲレンジなどの走行
レンジが自動変速機１１において設定されていたために
ステップ１の判断結果が“ノー”となった場合には、ス
テップ３に進んでフラグＦが“１”であるか否かを判断
する。フラグＦが“１”であれば、非走行レンジから走
行レンジに切り換えられたことを意味するから、フラグ
Ｆおよびタイマｔをゼロリセット（ステップ４およびス
テップ５）した後に、選択されたレンジがＤレンジかＲ
レンジかの判断（ステップ６）を行う。そしてＤレンジ
が選択されていると判断された場合には、基準時間Ｔ1
を“αD ”に設定（ステップ７）し、またＲレンジであ
れば“αR ”に設定（ステップ８）する。その後にリタ
ーンする。

【００１７】さらにステップ３の判断結果が“ノー”で
あれば、ステップ９に進む。すなわちフラグＦが“１”
でなければ、ステップ７もしくはステップ８における基
準時間Ｔ1 の設定が完了していることになり、したがっ
てこの場合には、タイマｔのカウント時間が基準時間Ｔ
1 以上か否かを判断する。このタイマｔは、非走行レン
ジから走行レンジに切り換えられることによりゼロリセ
ットされてスタートするタイマであり、また基準時間Ｔ
1 は選択された走行レンジの種類に応じて、駆動系のガ
タが詰まるのに要する時間として設定される基準時間で
あり、したがってタイマｔのカウント時間が基準時間Ｔ
1 に達していない場合には、すなわちステップ９の判断
結果が“ノー”であれば、ステップ１０に進んでセンタ
ーディファレンシャル１６の差動制限のための油圧ＰCD
すなわち差動制限クラッチ１７に供給する油圧ＰCDを予
め定めた待機油圧ＰSTに設定する。

【００１８】この油圧ＰCDは、前述した油圧サーボ機構
４８におけるピストン５１が、差動制限クラッチ１７の
摩擦板を押す寸前の状態までリターンスプリング５２を
圧縮しつつ前進する圧力であり、これは制御装置４１か
らサーボ油圧制御弁５０に所定のデューティ比の信号を
送ることにより実行される。このようないわゆるスタン
バイ状態で前後の各駆動系に自動変速機１１からトルク
が伝達されるので、伝達トルクが大きい方の駆動系にお
いて、先にガタが詰まる。その場合、前後輪の差動が未
だ許容されているので、一方の駆動系においてガタが詰
まってその駆動系における回転部材の回転が止められて
も、他方の駆動系におけるガタを詰める回転が生じるの
で、特にショックが生じることはない。

【００１９】前記基準時間Ｔ1 は一方の駆動系において
先にガタが詰まるのに要する時間として設定してあるの
で、上記のようにして一方の駆動系においてガタが詰ま
れば、それとほぼ同時もしくはその直後にタイマｔのカ
ウント時間が基準時間Ｔ1 以上になる。すなわちステッ
プ９の判断結果が“イエス”となるので、この場合には
ステップ１１に進んで差動制限のための油圧ＰCDを、差
動制限クラッチ１７が完全に係合して前後輪の差動を完
全に阻止する圧力ＰRID まで高くする。

【００２０】したがって一方の駆動系におけるガタが詰
まった後は、前後輪の差動が行われないために、換言す
れば、前後の各駆動系が自動変速機１１にいわゆる直結
状態となるために、反力をそのガタの詰まった駆動系で
受け持つことになり、そのために他方の駆動系でのガタ
がその後に詰まってもショックは殆ど生じない。

【００２１】差動制限クラッチ１７に供給する油圧ＰCD
を上記のように高くした後にタイマｔのカウント値が前
記の基準時間Ｔ1 に所定時間γを加えた時間以上になっ
たかを判断する（ステップ１２）。その判断結果が“ノ
ー”であればリターンし、また判断結果が“イエス”と
なれば、差動制限クラッチ１７に供給する油圧を、前記
スタンバイ状態の油圧ＰSTにまで低下させる（ステップ
１３）。すなわち前後輪の差動を完全に阻止するいわゆ
るロック状態を、前後の各駆動系におけるガタが詰まる
までの間、継続する。

【００２２】上述した制御を行った場合の差動制限クラ
ッチ１７の油圧ＰCDの時間的な変化を図５に示してあ
る。この図に示すように、走行レンジへのシフトの後、
Ｔ1 の間、スタンバイ状態となる圧力ＰSTに保持され、
その後にロック状態となる圧力ＰRID に高められてその
圧力が所定時間γの間継続され、その後に元の圧力に下
げられる。なお、図５に示す例では、ロック状態とする
圧力ＰRID にまで高める場合およびその圧力から降圧す
る場合に、圧力勾配がある程度緩やかになるようにして
あるが、これは、上記の制御では、一方の駆動系でのガ
タ詰まりをタイマｔで判定しているために、バラツキに
より昇圧タイミングがずれたとしても、それに伴うショ
ックを可及的に回避するためである。

【００２３】なお上記の実施例では、走行レンジにシフ
トした後の一方の駆動系におけるガタ詰まりをタイマで
判定することとしたが、この発明は上記の実施例に限定
されるものではなく、タイマに替えて何らかのセンサー
で直接ガタ詰まりを検出することとしてもよい。また上
記の実施例ではＤレンジもしくはＲレンジにシフトした
場合に差動制限クラッチの油圧を高くすることとした
が、これに限らずその他の走行レンジに非走行レンジか
らシフトした場合にも同様な制御を行ってもよい。さら
にこの発明は、図３に示す駆動機構を備えた四輪駆動車
に限らず、他の構成の差動制御機構を備えた四輪駆動車
を対象とする制御装置にも適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の制御装置
によれば、自動変速機を非走行レンジから走行レンジに
切り換えた場合、一方の駆動系でのガタが詰まるまで前
後輪の差動を許容し、そのガタが詰まったことを判定し
た後に前後輪の差動制限を行うから、一方の駆動系での
ガタが詰まった時点では、他方の駆動系でのガタによる
回転が許容されるためにガタが詰まることによるショッ
クの発生を防止でき、またその後は、差動制限が行われ
ることによりガタの詰まった駆動系で反力が受け持たれ
るために、他方の駆動系でガタが詰まってもショックは
殆ど生じず、したがってこの発明によれば、走行レンジ
へのシフト時のガタに起因するショックを良好に回避も
しくは低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な構成を機能的手段で示すブ
ロックずである。

【図２】この発明の一実施例を概略的に示す模式図であ
る。

【図３】その差動制限クラッチの制御機構を概略的に示
す模式図である。

【図４】走行レンジへのシフト時の差動制限クラッチの
油圧を制御する制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。

【図５】走行レンジへのシフト時の差動制限クラッチの
油圧の時間的な変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 前輪側駆動系 ２ 後輪側駆動系 ３ 前輪 ４ 後輪 ５ 四輪駆動装置 ６ 差動制限装置 ７ レンジ切換検出手段 ８ ガタ詰め判定手段 ９ 差動制限制御手段 Ａ 自動変速機

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非走行レンジと走行レンジとに切り換え
   ることのできる自動変速機と、自動変速機から出力され
   る駆動力を前輪側駆動系と後輪側駆動系とに前後輪の差
   動を許容する状態で分配する四輪駆動装置と、前後輪の
   差動を行わせるフリー状態と前後輪の差動を完全に阻止
   するロック状態とに切り換えることのできる差動制限装
   置とを備えた自動変速機付き四輪駆動車の差動制御装置
   において、 非走行レンジから走行レンジに切り換えられたことを検
   出するレンジ切換検出手段、前輪側駆動系と後輪側駆動
   系とのいずれか一方の駆動系におけるガタ詰まりを判定
   するガタ詰め判定手段と、非走行レンジから走行レンジ
   に切り換えられたことが検出された後、前記いずれか一
   方の駆動系のガタ詰まりが判定されるまでの間は前記差
   動制限装置をフリー状態とし、かついずれか一方の駆動
   系のガタ詰まりが判定された後は差動制限装置をロック
   状態とする差動制限制御手段とを備えていることを特徴
   とする自動変速機付き四輪駆動車の差動制御装置。