JP3627289B2 - Driving force distribution device for four-wheel drive vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンからの駆動力を前後輪に適宜分配する四輪駆動車の駆動力配分装置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】
ところで上記従来の駆動力配分制御においては、実際に前後輪の車速差が発生した後に制御を行うことになるので、車両の挙動変化を最少に抑えるだけであり、スリップ等を未然に防ぐものではなかった。すなわち挙動変化に対する遅延が避けられないという問題があった。
【0005】
そこで本発明は、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことのできる四輪駆動車の駆動力配分装置を提供すべく創案されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、前輪の速度を検出するための前輪速センサーと、後輪の速度を検出するための後輪速センサーと、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいてクラッチ機構を最適な締結力となるように作動させるコントローラとを備えた駆動力配分装置において、エンジンのスロットル開度を検出するためのスロットルセンサーを備え、上記コントローラに、スロットル開度と前輪及び/又は後輪の速度とに基づいて前後輪の適切なトルク配分を定めたマップが入力され、上記コントローラは、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいて上記クラッチ機構を作動させるのに先立って、上記スロットルセンサーの検出値と、上記前輪速センサー及び/又は後輪速センサーの検出値とに基づいて上記マップから前後輪の適切な初期トルク配分を決定し、その初期トルク配分に従って上記クラッチ機構を作動させるものである。
【0007】
【作用】
上記構成によって、演算処理部は、リアルタイムで変化するスロットルセンサーの検出値により、ドライバーの加減速の意志を判断し、その時の前輪及び後輪の速度又は前輪,後輪のいずれかの速度と、スロットル開度とにより最適な駆動力配分の値を求め、前後輪の速度差が生じる以前にクラッチ機構の締結力を決定することで、車両の挙動変化に対する遅延をなくする。
【0008】
【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。
【0009】
図1及び図2は、本発明である四輪駆動車の駆動力配分装置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。
【0010】
トランスファ部6は、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ものであり、その構成については後述する。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が設けられ、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。
【0011】
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とアウタプレート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、この多板クラッチ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。
【0012】
そしてコントローラ45は、主として車輪速センサー43,44の検出値に基づいて電磁コイル26への給電制御を行うようになっている。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。この入力部46には、車輪速センサー43,44からのパルス信号の他に、エンジン3のスロットル開度(TPS信号)が入力されるようになっている。すなわち入力部46には、エンジン3の吸気系に設けられたスロットル59の開度を検出するためのスロットルセンサー60が結線されている。これら入力情報は、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する。
【0013】
一方、スリップの生じていない初期の電圧デューティ比決定には、前後輪速度の他に、スロットル開度を加味する。言い換えると、スロットル開度によりドライバーの加減速の意志を読み取って、その時の車速に合った最適なトルク配分を行うようになっている。このトルク配分に際しては、図4に示すような制御マップにより行うものとする。例えば、この制御マップの例としては、低速走行時及び高速走行時にスロットル開度大と検出されたときには初期トルク配分を多くし(記号○)、低速走行・スロットル開度小のときはトルク配分を少なく(記号×)、高速走行・スロットル開度小のときはその中間のトルク配分(記号△)とするものと設定している。この制御内容は、実験或いはシミュレーションにより、搭載する車両にマッチングさせて設定し、コントローラ45の記憶部(図示せず)に予め入力させておく。すなわち演算処理部47は、入力情報とこの制御マップとに基づいてトルク配分を決定し、これに相応する電圧デューティ比の給電を、出力部48を介して電磁コイル26に出力することになる。このほかコントローラ45の入力部46には、シフトレバー7の位置を検出するポジションセンサー61,62からの情報が入力されるようになっており、シフトレバー7が四輪駆動(4H)に操作されたときに、多板クラッチ9を作動させて四輪駆動モードに切り換えると共に、トルク配分制御を開始するようになっている。
【0014】
次にトランスファ部6の切換機構8の構成を説明する。この切換機構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ギヤ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と駆動ギヤ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比較的高い駆動力を要する状況で選択される。
【0015】
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、ローモード(4L)が選択されたとき、スライド可能な接続シフトスリーブ29によって互いに接続される。この接続により、クラッチハウジング25は第一の中間軸52(リヤプロペラシャフト16)に直結されることになり、多板クラッチ9によるトルク配分制御はなされない。なお二輪駆動モード(2H)が選択された場合は、シフトスリーブ64及び接続シフトスリーブ29の位置はハイモード(4H)の場合に等しいが、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への駆動伝達はなされない。そしてクラッチ分断状態にある前輪駆動系(フロントプロペラシャフト33)は、アクスル断続機構65によって静止状態に保持される。
【0016】
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、フロントプロペラシャフト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。
【0017】
次に本実施例の作用を説明する。
【0018】
シフトレバー7が二輪駆動(2H)から四輪駆動(4H)へと切換え操作されると、コントローラ45はポジションセンサー61,62からの信号によってこれを感知し、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を作動させて前輪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、トルク配分制御(本制御)を開始する。
【0019】
このトルク配分制御に際して、車両の挙動変化が生じるような運転がなされるか否かを予測する。すなわち図3に示すように、コントローラ45は、スロットルセンサー60からのスロットル開度検出値であるTPS信号と、前輪速センサー43による前輪速度の検出値と、後輪速センサー44による後輪速度の検出値とを読み取ったなら、図4に示した制御マップに基づいて、初期のトルク配分量を決定し、これに相応した電圧デューティ比により電磁コイル26を励磁させて、多板クラッチ25の締結力を調節する。例えば砂地からの脱出を図るような時は、ドライバーは低速走行状態においてアクセルを踏み込んで急加速を開始しようとするが、このようなときは初期のトルク配分を多くして(図4中符号〇)、スリップの発生を未然に防ぐ。また例えば駐車場等において小さく旋回しようとするときは、低速走行時に減速しようとする運転となるが、その走行を妨げないようにトルク配分を少なくする(図4中符号×)。この初期トルク配分に引き続いて車輪速度差に基づく電圧デューティ制御を行い、最適なトルク配分を行う。
【0020】
このように、前後輪速度に加えて、リアルタイムで変化するスロットル開度の情報により車両の走行状態を予測し、車速差が生じる前であっても多板クラッチ9の締結力を最適な値に制御してトルク配分を行うようにしたので、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことができ、走行安定性のより一層の向上が達成される。また本発明は、コントローラ45の演算処理部47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。
【0021】
なお本実施例にあっては、切り換え方式の四輪駆動車に適用した場合を示したが、フルタイム方式の四輪駆動車で前後輪のトルク配分を制御するものにも広く適用されるものである。
【0022】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことができ、走行安定性のより一層の向上が達成され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駆動力配分装置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。
【図4】図3の制御内容を説明するための制御マップの一例を示した図である。
【符号の説明】
1 前輪
2 後輪
3 エンジン
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
47 演算処理部
60 スロットルセンサー[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a driving force distribution device for a four-wheel drive vehicle that appropriately distributes driving force from an engine to front and rear wheels.
[0002]
[Prior art]
Four-wheel drive vehicles include a part-time system that switches between four-wheel drive and two-wheel drive as appropriate, and a full-time system that is always four-wheel drive. In general, the part-time system mechanically connects the front and rear wheels by manual operation as necessary. When the four wheels are on the road surface with the same coefficient of friction, the driving force (torque) distribution is the dynamic load of the front and rear wheels. Proportional to the distribution, even if one of the front and rear wheels slips, the driving force is distributed according to the grip force of the tire. The full-time system constantly transmits the driving force to the front and rear wheels while absorbing the difference in rotation between the front and rear wheels. There is a variable distribution system in which the driving force distribution is variable according to the driving state.
[0003]
In the variable distribution method for controlling the driving force distribution, the front and rear wheel speeds are detected by the vehicle speed sensor, and the hydraulic multi-plate clutch is controlled based on the vehicle speed difference, or the difference in the hydraulic load caused by the vehicle speed difference is detected. Driving stability is ensured by changing the distribution of driving force to the front wheels or the rear wheels.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional driving force distribution control, since control is actually performed after the vehicle speed difference between the front and rear wheels occurs, it is only necessary to minimize the change in the behavior of the vehicle, and to prevent slipping and the like in advance. There wasn't. That is, there is a problem that a delay with respect to the behavior change cannot be avoided.
[0005]
Therefore, the present invention was created to provide a driving force distribution device for a four-wheel drive vehicle that can prevent a delay with respect to a change in the behavior of the vehicle.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a clutch mechanism that transmits driving force from an engine to front and rear wheels at a ratio distribution determined according to the fastening force, a front wheel speed sensor for detecting the speed of the front wheel, and a speed of the rear wheel. In a driving force distribution device comprising: a rear wheel speed sensor; and a controller that operates a clutch mechanism to achieve an optimum engagement force based on a difference between detection values of the front wheel speed sensor and the rear wheel speed sensor . A throttle sensor for detecting the throttle opening is provided, and a map in which appropriate torque distribution of the front and rear wheels is determined based on the throttle opening and the front wheel and / or rear wheel speed is input to the controller. Prior to operating the clutch mechanism based on a difference between detection values of the front wheel speed sensor and the rear wheel speed sensor, the throttle sensor A detection value of, on the basis of the detected value of the front wheel speed sensor and / or the rear wheel speed sensors to determine the appropriate initial torque distribution between the front and rear wheels from the map, which actuate the clutch mechanism in accordance with the initial torque distribution It is.
[0007]
[Action]
With the above configuration, the arithmetic processing unit determines the driver's intention of acceleration / deceleration based on the detection value of the throttle sensor that changes in real time, and the speed of the front wheel and the rear wheel or the speed of either the front wheel or the rear wheel at that time, By determining the optimal driving force distribution value based on the throttle opening and determining the engaging force of the clutch mechanism before the speed difference between the front and rear wheels occurs, the delay with respect to the change in vehicle behavior is eliminated.
[0008]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0009]
1 and 2 show an embodiment of a driving force distribution device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention. The four-wheel drive vehicle 4 is provided with a part-time drive system which is switched between two-wheel drive (2H) and four-wheel drive high speed (4H) and low speed (4L) by manual operation. Is transmitted to the
[0010]
The
[0011]
The multi-plate clutch 9 includes a plurality of
[0012]
The
[0013]
On the other hand, in addition to the front and rear wheel speeds, the throttle opening is taken into account in determining the initial voltage duty ratio where no slip occurs. In other words, the driver's intention of acceleration / deceleration is read based on the throttle opening, and optimal torque distribution according to the vehicle speed at that time is performed. This torque distribution is performed using a control map as shown in FIG. For example, as an example of this control map, the initial torque distribution is increased when the throttle opening is large during low-speed driving and high-speed driving (symbol ○), and torque distribution is performed when the low-speed driving / throttle opening is small. less (symbol ×), when the high-speed running, the throttle opening is small is set as to be intermediate the torque distribution (symbol △). This control content is set by matching with a vehicle to be mounted by experiment or simulation, and is input in advance to a storage unit (not shown) of the
[0014]
Next, the configuration of the switching mechanism 8 of the
[0015]
The clutch housing 25 and the first
[0016]
The
[0017]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0018]
When the
[0019]
In this torque distribution control, it is predicted whether or not driving that causes a change in the behavior of the vehicle is performed. That is, as shown in FIG. 3, the
[0020]
In this way, in addition to the front and rear wheel speeds, the traveling state of the vehicle is predicted based on the information of the throttle opening that changes in real time, and the engagement force of the multi-plate clutch 9 is set to an optimum value even before the vehicle speed difference occurs. Since the torque distribution is performed by controlling, a delay with respect to a change in the behavior of the vehicle can be prevented, and a further improvement in running stability is achieved. Further, the present invention is realized only by partially improving the
[0021]
In this embodiment, the present invention is applied to a switching type four-wheel drive vehicle. However, the present invention is also widely applicable to a full-time four-wheel drive vehicle that controls torque distribution of front and rear wheels. It is.
[0022]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, it is possible to prevent a delay with respect to a change in the behavior of the vehicle and to exhibit an excellent effect that a further improvement in running stability is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a driving force distribution device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the drive system of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of FIG. 1;
4 is a diagram showing an example of a control map for explaining the control content of FIG. 3; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Front wheel 2
43 Front wheel speed sensor (wheel speed sensor)
44 Rear wheel speed sensor (wheel speed sensor)
45
Claims (1)
エンジンのスロットル開度を検出するためのスロットルセンサーを備え、
上記コントローラに、スロットル開度と前輪及び/又は後輪の速度とに基づいて前後輪の適切なトルク配分を定めたマップが入力され、
上記コントローラは、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいて上記クラッチ機構を作動させるのに先立って、上記スロットルセンサーの検出値と、上記前輪速センサー及び/又は後輪速センサーの検出値とに基づいて上記マップから前後輪の適切な初期トルク配分を決定し、その初期トルク配分に従って上記クラッチ機構を作動させることを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分装置。A clutch mechanism that transmits driving force from the engine to the front and rear wheels in a ratio distribution determined according to the fastening force, a front wheel speed sensor for detecting the speed of the front wheel, and a rear wheel speed for detecting the speed of the rear wheel A driving force distribution device comprising: a sensor; and a controller that operates the clutch mechanism to have an optimum engagement force based on a difference between detection values of the front wheel speed sensor and the rear wheel speed sensor .
Has a throttle sensor to detect the throttle opening of the engine,
A map that defines an appropriate torque distribution for the front and rear wheels based on the throttle opening and the front and / or rear wheel speeds is input to the controller,
Prior to operating the clutch mechanism based on a difference between detected values of the front wheel speed sensor and the rear wheel speed sensor, the controller detects the detected value of the throttle sensor, the front wheel speed sensor and / or the rear wheel speed. A driving force distribution device for a four-wheel drive vehicle, wherein an appropriate initial torque distribution for front and rear wheels is determined from the map based on a detection value of a sensor, and the clutch mechanism is operated according to the initial torque distribution .
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