JP3603390B2

JP3603390B2 - 四輪駆動車

Info

Publication number: JP3603390B2
Application number: JP13704795A
Authority: JP
Inventors: 正雄岡田; 暢彦林; 澄男岩井; ワトソンウィル; ショワルターダン
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JPH08324273A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シフトレバー等の操作によって駆動モードが切り換えられる四輪駆動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車には、四輪駆動と二輪駆動とに適宜切り換えるパートタイム方式と、常時四輪駆動のフルタイム方式とがある。一般にパートタイム方式は、必要に応じて手動操作により前後輪を機械的に直結するもので、四輪が同じ摩擦係数の路面上にある場合、駆動力（トルク）配分は前後輪の動的荷重配分に比例し、前後輪のいずれかがスリップしてもタイヤのグリップ力に応じた駆動力配分となる。またフルタイム方式は、前後輪の回転差を吸収しながら駆動力を前後輪へ常時伝達するようになっており、前後輪の駆動力配分が常に一定の比率となる固定分配式と、路面状況や走行状態などに応じて駆動力配分が可変となる可変分配方式とがある。
【０００３】
駆動力配分を制御する可変分配方式においては、車速センサーにより前後輪速度を検出して、その車速差に基づいて油圧多板クラッチを制御したり、或いは車速差から生じる油圧の負荷量の違いにより前輪或いは後輪への駆動力配分を変化させることで、走行安定性を確保するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで本出願人は、トランスファに備えた電磁クラッチの入断によって二輪駆動と四輪駆動とを切り換えると共に、その締結力を増減させることで前後輪へのトルク配分制御を行う四輪駆動車を開発している。すなわちシフトレバーの位置をセンサー（モードスイッチ）で読み取って、この検出信号に応じてトランスファの駆動モードを切換え、さらに前後輪の速度差等に応じて最適なトルク配分を行うものである。また四輪駆動において高速モードから低速モードに切換える際は、シフトレバーに連動したメカロックによりクラッチ機構を固定し、トルク配分制御を中止すると共に、エンジンからの駆動力を低速回転に変換するようにしている。
【０００５】
ただしこの四輪駆動車においては、四輪高速駆動（トルク配分モード）で走行中に検出用配線等に不良が発生して、コントローラが四輪低速駆動への切換え操作があったと誤って判断した場合には、トルク配分制御を即時に中止してしまうことになる。すなわち実際はトルク配分モードが選択されているにもかかわらず、車両は二輪駆動状態となって、走行安定性を損なうおそれがあった。このような課題を解決できる手段を備えた四輪駆動車は従来なかった。
【０００６】
そこで本発明は、四輪高速駆動での走行中にトランスファモード信号が四輪低速駆動モード（トルク配分制御中止）となる異常が発生しても、走行安定性を損なうことのない四輪駆動車を提供すべく創案されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二輪駆動，四輪高速駆動及び四輪低速駆動の切換えを操作するための操作手段を有した四輪駆動車において、エンジンからの駆動力をその締結力に応じて決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構と、操作手段に連動してクラッチ機構を機械的に固定し四輪駆動での高速モードから低速モードに切換えるための切換機構と、操作手段のシフト位置を検出して各駆動のトランスファモード信号を出力するシフト位置検出手段と、シフト位置検出手段から四輪高速駆動及び四輪低速駆動のトランスファモード信号を入力したときに、クラッチ機構を所定の締結力が生じるように作動させて四輪駆動モードとし、且つその締結力を、前後輪の速度差に基づいて最適な値に制御するコントローラとを備えたものである。
【０００８】
【作用】
上記構成によって、シフト位置検出手段が二輪駆動のトランスファモード信号をコントローラに入力させると、コントローラは、クラッチ機構の締結力をゼロ或いは最小にして後輪のみを駆動させる。四輪駆動のトランスファモード信号が入力されると、コントローラはクラッチ機構を所定の締結力が生じるように作動させて前後輪に駆動力を伝達させる。四輪駆動の高速モードが選択されていた場合は、コントローラの締結力調節を行うことで、前後輪の速度差に基づくトルク配分制御が実行される。低速モードが選択されていた場合は、切換機構がクラッチ機構を機械的に固定して前後輪に駆動力を伝達させる状態とし、通常ならばクラッチ機構の締結力をゼロとするところを、高速モードと同一のトルク配分制御を行い、回転駆動を低速変換させる。そして四輪高速駆動での走行中に、信号不良などによってコントローラに誤って低速モードと感知された場合は、切換機構が作動していない状態にあるが、トルク配分制御により前後輪に駆動力が伝達され、車両は四輪高速駆動状態に維持される。
【０００９】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１及び図２は、本発明である四輪駆動車の一実施例を示したものである。この四輪駆動車４は、手動操作により二輪駆動（２Ｈ）と四輪駆動の高速（４Ｈ）及び低速（４Ｌ）とに適宜切り換えるパートタイム方式の駆動系を備えたものであって、エンジン３からの駆動力がトランスファ部６を経由してリヤプロペラシャフト１６に伝達されて後輪２が常時駆動され、前輪１はシフトレバー７が操作されたときにトランスファ部６からフロントプロペラシャフト３３に駆動力が伝達されるようになっている。そしてその駆動力を適宜配分する駆動力配分装置は、トランスファ部６に設けられたクラッチ機構たる多板クラッチ９と、前後輪１，２の速度をそれぞれ検出するための車輪速センサー４３，４４と、車輪速センサー４３，４４の検出値に基づいて多板クラッチ９を適宜作動させるコントローラ４５とにより主として構成されている。
【００１１】
トランスファ部６は、操作手段たるシフトレバー７の操作によって四輪駆動における速度切換（４Ｈ−４Ｌ）を行う切換機構８と、切換機構８を経由した駆動力を実質的に分配する多板クラッチ９とを備えている。切換機構８は、エンジン３にトランスミッション５を介して連結する入力軸１０と、リヤプロペラシャフト１６に自在継手５１を介して連結する第一の中間軸５２とを、遊星歯車機構５３を介して適宜連結するようになっている。リヤプロペラシャフト１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１８が取り付けられ、小ギヤ１８は、デファレンシャルケース１９に取り付けられた大ギヤ２０に噛合されている。そして大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１を介して後輪車軸２２及び後輪２へと回転力を伝達するようになっている。
【００１２】
多板クラッチ９は、第一の中間軸５２に取り付けられた複数のインナプレート２３と、インナプレート２３間に配置されたアウタプレート２４とを備え、アウタプレート２４はこれらプレート２３，２４を覆うクラッチハウジング２５の内壁に取り付けられている。クラッチハウジング２５の前端には第一の中間軸５２と同軸に延びた外筒部５４が取り付けられ、第一の中間軸５２に対して回転自在に形成されている。そしてインナプレート２３及びアウタプレート２４は、その近傍に固定された電磁コイル２６の磁力をきっかけにクラッチ接続方向に圧着するようになっている。すなわち、電磁コイル２６を励磁すべく供給される電流値に従って、インナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態が変化して、クラッチ締結力（押付け力）が増減されるようになっている。さらに外筒部５４の前端側にはスプロケット５５が取り付けられ、第二の中間軸５６に取り付けられたスプロケット５７にチェーン５８を介して連結されている。第二の中間軸５６は、第一の中間軸５２と並行に設けられ、フロントプロペラシャフト３３に自在継手５１を介して連結している。フロントプロペラシャフト３３の前端には終減速装置３４を構成する小ギヤ３５が取り付けられ、小ギヤ３５からの駆動力は、大ギヤ３６、デファレンシャルケース３７及び差動小ギヤ３８に順次伝達されて、前輪車軸３９及び前輪１を回転させるようになっている。すなわち電磁コイル２６への給電制御により、多板クラッチ９の締結力を変化させ、この締結力に応じて決まる比率配分（０：１００〜５０：５０）で、前後輪１，２にトルク伝達を行えるようになっている。
【００１３】
次に切換機構８は、入力軸１０に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとなる入力ギヤ１２と固定ギヤ１３との間で歯合回転するプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴って入力軸１０を中心に回転する円筒状ギヤ１５とを備えて構成されている。そしてシフトレバー７の操作により、入力スプライン１１又は円筒状ギヤ１５が、第一の中間軸５２の入力端に取り付けられた駆動スプライン６３に、スライド可能なシフトスリーブ６４を介して選択的に接続されるようになっている。図２においては、ハイモード（４Ｈ）が選択された状態を示しており、シフトスリーブ６４は入力スプライン１１と駆動スプライン６３とを接続することで、入力軸１０を第一の中間軸５２に直結させる。またローモード（４Ｌ）が選択されると、シフトスリーブ６４は円筒状ギヤ１５と駆動スプライン６３とを接続して第一の中間軸５２を減速回転させるようになる。なおハイモード（４Ｈ）は、通常走行の他に雪道、ぬかるみ等の比較的スリップし易い路面状況で選択され、ローモード（４Ｌ）は、急坂や極悪路におけるけん引等の非常に高い駆動力を要する状況で選択される。
【００１４】
またクラッチハウジング２５と第一の中間軸５２とにはメカニカルロックとなる直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられている。これら直結用スプライン２７，２８は、シフトレバー７に連結された接続シフトスリーブ２９によって互いに接続される。すなわち車両の停車中においてシフトレバー７が四輪低速駆動（４Ｌ）に選択されると、接続シフトスリーブ２９がスライドしてクラッチハウジング２５（フロントプロペラシャフト３３）と第一の中間軸５２（リヤプロペラシャフト１６）とを直結し、高トルクを確実に伝達するようになっている。
【００１５】
そしてコントローラ４５は、トランスファモード信号の入力により四輪高速駆動（４Ｈ）への切換え及びトルク配分制御を実行すべく、多板クラッチ９の電磁コイル２６を励磁させると共に、車輪速センサー４３，４４の検出値に基づいてその電流量を増減するようになっている。車輪速センサー４３，４４は、第二の中間軸５６に取り付けられた突起付ディスク（ギヤ）４１に対向する前輪速度センサー４３と、第一の中間軸５２に取り付けられた突起付ディスク４２に対向した後輪速度センサー４４とで成る。突起付ディスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起が形成されている。車輪速センサー４３，４４はその突起を感知してこれが通過する毎にパルス信号を出力し、コントローラ４５の入力部４６に入力させるようになっている。この入力情報は、演算処理部４７において演算処理され、電磁コイル２６に供給すべき最適な電流量（電圧デューティ比）を決める。例えば前後輪１，２で速度差があった場合は走行中にスリップが生じているとみなして、これを解消するような多板クラッチ９の締結力となる電圧デューティ比を決定し、出力部４８から電磁コイル２６に出力する。
【００１６】
トランスファモード信号は、シフトレバー７の前後にそれぞれ設けられたシフト位置検出手段たる第一のトランスファモードスイッチ（以下第一スイッチという）６１及び第二のトランスファモードスイッチ（以下第二スイッチという）６２の作動によって実質的に出力されるものであり、次表のようなＯＮ−ＯＦＦの組み合わせでシフトレバー７の操作位置が読み取られる。
【００１７】
【表１】

【００１８】
このように二個のスイッチ６１，６２によってドライバーのシフト操作を適確に読み取ることができるが、四輪駆動における高速モード（４Ｈ）と低速モード（４Ｌ）との違いは第二スイッチ６２の「ＯＦＦ」と「ＯＮ」との違いだけなので、四輪高速駆動（４Ｈ）での走行中に、万一断線などによって第二スイッチ６２が「ＯＮ」になると、コントローラ４５は四輪低速駆動（４Ｌ）への切換え操作が行われたものと判断してしまう。四輪低速駆動（４Ｌ）においては、トルク配分制御を行わなくても実質的に支障ないので、多板クラッチ９の制御を行う必要はないが、この誤検出の場合は切換機構８が作動していないので、多板クラッチ９が作動していないと（締結力が０或いは最小の状態）、四輪高速駆動（４Ｈ）から急に二輪駆動（２Ｈ）に移行してしまい、場合によってはオーバーステアとなることもある。本発明はこの対策として、本来必要のない四輪低速駆動（４Ｌ）においても電磁コイル２６を励磁させて、多板クラッチ９に締結力を生じさせるものとした。従って四輪高速駆動にて走行中に、第二スイッチ６２或いは配線に異常が発生して四輪低速駆動モード（４Ｌ）に相当するトランスファモード信号がコントローラ４５に入力されても、そのままトルク配分制御が継続され、走行安定性が確保される。なおドライバーがシフトレバー７を操作して四輪低速駆動が選択されたときにもトルク配分制御が行われることになるが、切換機構８によってクラッチハウジング２５が拘束されているので、実際には固定トルク配分となる。また二輪駆動モード（２Ｈ）が選択された場合は、切換機構８のシフトスリーブ６４及び接続シフトスリーブ２９の位置は四輪高速駆動（４Ｈ）と同じになるが、多板クラッチ９は分断された状態であるため、フロントプロペラシャフト３３への駆動伝達は行われない。
【００１９】
このほかこの四輪駆動車４には、クラッチ分断状態において前輪駆動系（フロントプロペラシャフト３３）を静止状態に保持するためのアクスル断続機構６５が備えられている。このアクスル断続機構６５は、前輪１と終減速機３４との間で分割された前輪車軸３９の分割位置に設けられ、分割車軸３９ａ，３９ｂの対向した端部にそれぞれ取り付けられたスプライン６６，６７と、スライドによってこれらスプライン６６，６７を接続・解除する接続シフトスリーブ６８と、接続シフトスリーブ６８を適宜動作させるためのアクチュエータ６９とにより主として構成されている。そしてコントローラ４５の作動信号によって、二輪駆動（２Ｈ）のときにはスプライン６６，６７間の接続を断つことにより、走行に伴う前輪１からの回転が終減速装置３４において空回りとなって、リヤプロペラシャフト３３に伝達されないようになっている。このように構成することで、走行に伴う無駄なエネルギー消費を避けることができる。なおアクチュエータ６９としては、エアシリンダや負圧により動作するダッシュポットなどにより構成してよい。
【００２０】
次に本実施例の作用を説明する（図３参照）。
【００２１】
四輪駆動車４の走行に際して、ドライバーがシフトレバー７を二輪駆動の位置に操作すると、第一スイッチ６１がＯＮ、第二スイッチ６２がＯＦＦとなってこのトランスファモード信号（２Ｈ）をコントローラ４５に入力させる。この駆動モードでは多板クラッチ９の電磁コイル２６は励磁されることがなく、エンジン３の駆動力は後輪２のみに伝達される。またアクスル断続機構６５は前輪１からの回転入力を断って、フロントプロペラシャフト３３を回転させない。
【００２２】
次にシフトレバー７が二輪駆動（２Ｈ）から四輪高速駆動（４Ｈ）へと切換え操作されると、第一スイッチ６１がＯＦＦ、第二スイッチ６２もＯＦＦとなり、このトランスファモード信号（４Ｈ）がコントローラ４５に入力される。コントローラ４５は、まず所定の電圧デューティ比を以て電磁コイル２６を励磁させる。この励磁によって、多板クラッチ２５は適宜な締結力を発揮して第一の中間軸５２から第二の中間軸５６にトルク伝達し、静止していたフロントプロペラシャフト３３を回転させる。フロントプロペラシャフト３３の回転が充分上がったなら、アクスル断続機構６５を入続させて前輪１（前輪車軸３９）とフロントプロペラシャフト３３とを終減速装置３４を介して連結させ、前輪速センサー４３及び後輪速センサー４４による前後輪速度の検出値に基づいて、トルク配分制御（本制御）を開始する。すなわち前後輪１，２で速度差があった場合は走行中にスリップが生じているとみなして、これを解消するような多板クラッチ９の締結力となる電圧デューティ比を決定し、その電流値を以て電磁コイル２６を励磁させて、多板クラッチ２５の締結力を調節する。
【００２３】
またコントローラ４５に第一スイッチ６１がＯＦＦ、第二スイッチ６２がＯＮのトランスファモード信号（４Ｌ）が入力されたときにも、四輪高速駆動（４Ｈ）と同様に電磁クラッチ２６に対して給電が行われる。この切換えがシフトレバー７の操作によって正常に行われたときは、シフトスリーブ６４が遊星歯車機構５３の円筒状ギヤ１５と駆動スプライン６３とを接続してエンジン３の駆動力を減速回転してリヤプロペラシャフト１６に伝達させる。同時に、接続シフトスリーブ２９が直結用スプライン２７，２８を接続することで第一の中間軸５２とクラッチハウジング２５とを一体的に連結し（メカロック作動）、その回転をスプロケット５５，５７及びチェーン５８により第二の中間軸５６に伝達して、フロントプロペラシャフト３３を回転させ、前輪１を駆動させる。これで四輪低速駆動（４Ｌ）の状態となる。そして検出系の不良により四輪低速のモード信号（４Ｌ）になったとき、すなわちシフトレバー７が四輪高速駆動の位置にあってメカニカルロックが作動していない場合は、多板クラッチ９が実質的に作動してその締結力が発揮され、四輪高速駆動及びトルク配分制御が維持される。またこの検出系の不良は、例えばコントローラ４５に備えられた自己診断機能により検出することで、運転席に設けられたウォーニングランプ（図示せず）の点滅などによりドライバーに知らせて、適切な処置を促すことも可能である。
【００２４】
このように、シフトレバー７の操作によって四輪高速駆動（４Ｈ）に切り換えられたときに、前後輪１，２の速度差に基づいて最適な締結力となるように多板クラッチ９を作動させてトルク配分制御を行うと共に、四輪低速駆動（４Ｌ）に切り換えられたときにも同様なトルク配分制御を行うようにしたので、四輪高速駆動（４Ｈ）での走行中にトランスファモード信号が四輪低速駆動（４Ｌ）の信号となる異常が生じても、走行安定性を損なうことなく安全な運転を続けることができる。また本発明は、基本的にはコントローラ４５を一部改良するだけで実現するものであり、極めて汎用性に富む。
【００２５】
なお本実施例にあっては、シフト手段としてシフトレバー７を示したが、例えば押しボタン状のスイッチにより切換え操作を行う四輪駆動車にも同様に適用できる。またスイッチで二輪駆動と四輪駆動の切換えを行い、シフトレバーで四輪高速駆動と四輪低速駆動との切換え操作を行う四輪駆動車にも適用できる。この場合のボタンスイッチは、コントローラにトランスファモード信号を入力させるシフト位置検出手段を兼ねたものとして構成してよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、四輪高速駆動での走行中にトランスファモード信号が四輪低速駆動モードとなる異常が発生しても、走行安定性を損なうことなく安全な運転を続けることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の四輪駆動車の一実施例を示した平面図である。
【図２】図１の駆動系を示した平面図である。
【図３】図１の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１前輪
２後輪
３エンジン
４四輪駆動車
７シフトレバー（操作手段）
８切換機構
９多板クラッチ（クラッチ機構）
４３前輪速度センサー（車輪速センサー）
４４後輪速度センサー（車輪速センサー）
４５コントローラ
６１第一のトランスファモードスイッチ（シフト位置検出手段）
６２第二のトランスファモードスイッチ（シフト位置検出手段）

Claims

二輪駆動，四輪高速駆動及び四輪低速駆動の切換えを操作するための操作手段を有した四輪駆動車において、エンジンからの駆動力をその締結力に応じて決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構と、上記操作手段に連動してクラッチ機構を機械的に固定し四輪駆動での高速モードから低速モードに切換えるための切換機構と、上記操作手段のシフト位置を検出して各駆動のトランスファモード信号を出力するシフト位置検出手段と、該シフト位置検出手段から四輪高速駆動及び四輪低速駆動のトランスファモード信号を入力したときに、上記クラッチ機構を所定の締結力が生じるように作動させて四輪駆動モードとし、且つその締結力を、前後輪の速度差に基づいて最適な値に制御するコントローラとを備えたことを特徴とする四輪駆動車。