JP3653795B2

JP3653795B2 - 四輪駆動装置

Info

Publication number: JP3653795B2
Application number: JP13705095A
Authority: JP
Inventors: 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: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JPH08324274A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特にエンジンからの駆動力を前後輪に可変に分配できる四輪駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車に適用される四輪駆動装置には様々なタイプのものが見受けられ、中でも前後輪への駆動力を電子制御により常時最適に分配させるものが、応用面の高さからも注目されつつある。
【０００３】
図６を用いてその一例を説明すると、図示するように、エンジンａからの駆動力は後輪ｂに常時直接的に伝達される一方（所謂FRベース）、前輪ｃへは、多板クラッチｄの接続或いは接触状態に応じて、所定の比率で分配されたものが伝達されるようになっている。即ちこの例では、前後輪の駆動力或いはトルク配分が50:50 から0:100 までの間で可変である。クラッチｄは、コンピュータ式コントローラｅによって精密且つリアルタイムに制御され、コントローラｅは、前後輪に設けられた速度センサｆからの検出値に基づいて制御を行うようになっている。つまり、スリップ等により前後輪に速度差が生じた場合には、コントローラｅによるトルク配分の移行が行われ、その速度差を打ち消すことで安定した走行を可能としている。
【０００４】
ここで特に、速度センサｆには、ホール素子を用いた無接触近接センサが用いられる場合が多く、この場合、前輪ｃ及び後輪ｂ（或いはこれらと同期回転するアクスル等）にはそれぞれ、回転方向の位相を示すための多数の突起ｇが設けられる。よってこの突起ｇの通過を速度センサｆが検知することで、コントローラｅは前後輪の回転速度を知り、その速度差を読み取って上記の制御を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成において、速度センサｆは、突起ｇの通過毎にパルス信号をコントローラｅに出力し、コントローラｅはそのパルス間隔に基づいて速度を算出するようになっている。
【０００６】
ところが、特に車速が低速の場合だとパルス間隔が大きくなり、これにより制御が大雑把となりきめ細かくなされず、クラッチ断続ショックによる乗り心地悪化の問題が生ずる。即ち、あるパルス信号が出力された瞬間にその速度差に基づいてクラッチを制御すると、次のパルス信号が出力された瞬間にはクラッチが過剰に接続側或いは分断側に作動されてしまい、これを打ち消す逆の制御も同様に過剰となるため、制御はどうしてもラフとなり、これにより乗り心地の悪化が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決すべく創案されたものであり、その目的は、低車速時のクラッチ断続ショックを低減し、乗り心地の向上を図れる四輪駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る四輪駆動装置は、エンジンからの駆動力を前後輪に適宜分配すると共に、前後輪のトルク配分を調節可能なクラッチと、前後輪と一体的に回転する突起の通過に基づいて、前後輪各々の速度を求めるためのパルス信号を出力する速度センサと、該速度センサがパルス信号を出力する毎に、そのパルス信号に基づいて前後輪の速度差を打ち消すように上記クラッチを作動させるコントローラとを備え、該コントローラに、車速が低速側のとき、即ち上記速度センサによるパルス信号の出力間隔が大きいときには、パルス信号の出力間隔が小さいときよりも上記クラッチを低速で作動させる演算処理部を設けたものである。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、車速が低速のときクラッチの作動速度も低速となるため、クラッチを接続側或いは分断側にゆっくりと作動させることができ、これにより断続ショックを減小することができる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本発明に係る四輪駆動装置を示す構成図である。図中左側に位置する１が前輪、右側に位置する２が後輪で、これにおいては前記同様、エンジン３からの駆動力によって後輪が常時直接的に駆動されるようになっている。即ち、この四輪駆動装置５は後輪駆動（FR）ベースとなっている。なお図２は、図１の構成をより具体的に描いたものなので適宜参照されたい。
【００１２】
四輪駆動装置５は、エンジン３からの駆動力或いはトルクを入力して前後輪１，２に各々出力するためのトランスファ６を有する。なお、エンジン３とトランスファ６との間には変速装置（トランスミッション）４が介設される。トランスファ６は、セレクタレバー７の手動操作によって高速段（以下ハイモードという）及び低速段（以下ローモードという）を切り換えるための切換機構８と、切換機構８からの入力を実質的に分配するためのクラッチ９とから主に構成される。
【００１３】
切換機構８は、入力軸１０に同軸に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとしての入力ギヤ１２及び固定ギヤ１３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回りを回転する円筒状ギヤ１５とを有する。そして入力スプライン１１、又は円筒状ギヤ１５に付属したスプラインが、セレクタレバー７の操作により、後輪駆動軸１６の入力端の駆動スプライン１６ａに、スライド可能なシフトスリーブ１８を介して選択的に接続されるようになっている。図示例においては、通常の四駆走行を想定して四駆ハイモード４Ｈが選択されており、この場合、シフトスリーブ１８は、入力スプライン１１と駆動スプライン１６ａとを接続して、入力軸１０を後輪駆動軸１６に直結する。また四駆ローモード４Ｌが選択されると、シフトスリーブ１８は、円筒状ギヤ１５に付属したスプラインと駆動スプライン１６ａとを接続して、後輪駆動軸１６を減速回転させるようになる。なお四駆ハイモード４Ｈは、通常の雪道、ぬかるみ等の路面状況で選択され、四駆ローモード４Ｌは、急坂、極悪路、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。
【００１４】
後輪駆動軸１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１６ｂが設けられ、小ギヤ１６ｂは、デファレンシャルケース１９に一体に設けられた大ギヤ２０を駆動する。そして大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１及び後輪車軸２２を介して後輪２をそれぞれ駆動する。なお図２に示すように、後輪駆動軸１６において、そのトランスファ６から延出する部分は後輪側プロペラシャフト１６ｃによって形成される。
【００１５】
クラッチ９は、湿式多板式の構成が採用され、即ちこれは、後輪駆動軸１６に列設さ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との摩擦接続により駆動力を分配するようになっている。インナプレート２３は後輪駆動軸１６に、またアウタプレート２４はクラッチハウジング２５にそれぞれスプライン嵌合されており、軸方向にはスライド移動でき、回転方向には移動できぬようになっている。クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６の回りを回転可能である。そしてインナプレート２３とアウタプレート２４とは、その近傍に固定されたアクチュエータ即ち電磁ソレノイド２６の発生電磁力をきっかけに、スライド移動して圧着を行うようになっている。よって、このクラッチ９は、電磁ソレノイド２６を制御することでインナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態或いは当たり具合を制御し、前後輪１，２への分配トルクを車両の走行状態に応じて制御する仕組みとなっている。そして、このようにクラッチ９の締結力を制御することにより、クラッチ９からは0:100 〜50:50 （前輪：後輪）の分配トルクを常時連続的に得ることができる。
【００１６】
さらに、クラッチハウジング２５と後輪駆動軸１６とには直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられる。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スリーブ２９によって互いに接続される。こうなると、クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６に直結されることになり、メカニカルロックが達成されてクラッチ９による分配トルク制御はなされない。
【００１７】
さらに、クラッチハウジング２５にはスプロケット３０が設けられ、スプロケット３０からは前輪駆動力が、チェーン３１及び駆動スプロケット３２を介して前輪駆動軸３３に伝達される。そして前記同様、前輪駆動軸３３の出力端には終減速装置３４の一部をなす小ギヤ３５が設けられ、小ギヤ３５は大ギヤ３６、デファレンシャルケース３７、差動小ギヤ３８及び前輪車軸３９を介して前輪１をそれぞれ駆動する。なお図２に示すように、前輪駆動軸３３において、そのトランスファ６から延出する部分は前輪側プロペラシャフト３３ａによって形成される。
【００１８】
ところで、この四輪駆動装置５は、セレクタレバー７の操作により、上記ハイモード４Ｈ及びローモード４Ｌに加え高速二輪駆動モード（以下二駆モードという）２Ｈを選択することができる。この場合、中間ギヤ１８及び接続ギヤ２９の位置はハイモード４Ｈの場合に等しく、クラッチ９は分断されたまま制御がなされない。
【００１９】
そして二駆モード２Ｈのとき、一方即ち左側の前輪車軸３９は、その車軸３９の接続・分断を行うための断続機構４０によって分断される。具体的に、前輪車軸３９は分割車軸３９ａ，３９ｂからなり、それら分割車軸３９ａ，３９ｂは、ハイモード４Ｈのときには接続スリーブ４０ａを介して接続される一方、二駆モード２Ｈのときには接続スリーブ４０ａのスライド移動により分断される。ここで接続スリーブ４０ａの移動は、セレクタレバー７の操作と同期して、アクチュエータ４０ｂによる空気圧制御によって自動的になされる。こうなると左右の前輪１はフリーに回転することができ、それらの走行中の回転により、前輪駆動軸３３からクラッチハウジング２５に至る系が駆動されるのを防止でき、それらを走行中であっても静止状態に保持でき、燃費の悪化を防止できる。
【００２０】
なお、図２にはアクチュエータ４０ｂの構成が詳細に示されている。これによると、断続機構４０にはバキュームポンプ５０が接続され、バキュームポンプ５０で発生した真空圧はバキュームタンク５１に溜められ、その真空圧が電磁弁５２の切換えによって断続機構４０に選択的に供給されることにより、断続機構４０は自動的に切り換えられることになる。なお５３は逆止弁である。
【００２１】
ここで特に、トランスファ６において、後輪駆動軸１６と前輪駆動軸３３とには速度検出のための突起付ディスク４１，４２がそれぞれ設けられる。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を有する。そして突起付ディスク４１，４２の近傍には、ホール素子を用いた無接触近接式の速度センサ４３，４４が設けられ、速度センサ４３，４４は、回転するディスク４１，４２の突起が通過する毎にパルス信号を出力する。
【００２２】
これら速度センサ４３，４４は、主にクラッチ９の電子制御を行うためのコンピュータ式コントローラ４５に電気的に接続される。コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からの信号及び他の信号等を入力する入力部４６と、入力部４６からの入力信号に基づき演算処理を行う演算処理部４７と、演算処理部４７で得られた出力値を信号として出力する出力部４８とから主に構成される。出力部４８からの信号は電磁ソレノイド２６に出力され、これによりクラッチ９の電子制御が達成される。またコントローラ４５は、セレクタレバー７の選択モードを示すスイッチ信号や、断続機構４０の接続状態を示す信号等も入力して、かかる四輪駆動装置５を一括して制御するものである。
【００２３】演算処理部４７は、速度センサ４３，４４からのパルス信号を読み取って、時間当たりの回転位相から、各軸１６，３３の回転速度、さらにはそれらを補正して後輪速度Ｖｒ及び前輪速度Ｖｆを算出する。そしてこれらに速度差がある場合、例えば発進加速等においてＶｒ＞Ｖｆの場合には、その速度差を打ち消すように前輪１側にトルクを分配させる。具体的には、電磁ソレノイド２６によりインナプレート２３とアウタプレート２４との押付けを強くする。一方Ｖｒ≒Ｖｆの場合は、それらプレート２３，２４の押付けを逆に弱くする。こうしてコントローラ４５は、速度センサ４３，４４からパルス信号が送出される瞬間毎に、インナプレート２３とアウタプレート２４との圧着を増減し、クラッチ９の制御を行う。
【００２４】
ここで特に、クラッチ９の作動速度は、従来は一定であったために前述のクラッチ断続ショックの問題が生じていた。そこで本実施例は、このクラッチ９の作動速度を、車速が低速側のときには低速とすることで前記問題点を解決するものである。
【００２５】
即ち、コントローラ４５の演算処理部４７には、図３に示す車両速度即ち車速Ｖとクラッチ作動速度Ｃとの関係が、予めマップの形でメモリされている。ここで車速Ｖは前輪速度Ｖｆに等しいとされている。これから分かるように、クラッチ作動速度Ｃは、車速Ｖが中高速側即ちＶ₀以上の場合はＣ＝Ｃ₁の一定値に保たれる。特にこのＣ₁は、中高速時においてもクラッチ９に応答遅れを生じさせない十分な速度である。一方、車速Ｖが低速側即ちＶ₀以下の場合、クラッチ作動速度ＣはＣ₁以下で且つ車速Ｖに対し比例関係となるような速度とされる。なおＶ＝０のときの初期値はＣ₀である。
【００２６】
図４は、低速時（Ｖ≦Ｖ₀）におけるクラッチ９の制御の様子を示し、上段には矩形波に整形された前輪側速度センサ４４からのパルス信号ｐが示されている。これによれば、パルス信号ｐが送出される毎に、コントローラ４５の演算処理部４７で決定された作動速度Ｃに基づいて、クラッチ９が接続側或いは分断側に作動されて前輪側分配トルクＴｆがある目標値Ｔ₀を境に増減するようになる。ここで特に、本実施例の場合（実線で示す）、作動速度Ｃが低速なことから、前輪側分配トルクＴｆは目標値Ｔ₀からそれほど外れない範囲で増減を繰り返す。しかし従来の場合（一点鎖線で示す）、作動速度が中高速時と同じであることから、分配トルクＴｆは目標値Ｔ₀から大きく外れて（オーバーシュートして）過度に増減してしまう。これから分かるように、本実施例の場合、トルク配分制御を穏やかに行えるためクラッチ断続ショックを大巾に低減でき、これにより乗り心地を向上し、低車速時の最適制御を達成することができる。またこれは、砂地、雪路等の比較的滑り易い路面上での特に発進加速に際して有効である。
【００２７】
また、クラッチ作動速度Ｃは、図５に示す関係として定めてもよい。これにおいてクラッチ作動速度Ｃは、Ｖ≦Ｖ₀のときＣ＝Ｃ₂の一定値に保たれる。このようにしても、クラッチ断続ショックの減小、乗り心地の向上等を図れる。他にも、クラッチ作動速度Ｃの設定は様々なものが考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２９】
（１）低車速時のクラッチ断続ショックを大巾に低減し、乗り心地の向上を図れる。
【００３０】
（２）低車速時の最適制御を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る四輪駆動装置の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の四輪駆動装置をより具体的に描いた構成図である。
【図３】車速とクラッチ作動速度との関係を示すグラフである。
【図４】クラッチの制御の様子を示すグラフである。
【図５】車速とクラッチ作動速度との別の関係を示すグラフである。
【図６】従来の四輪駆動装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１前輪
２後輪
３エンジン
５四輪駆動装置
９クラッチ
４３，４４速度センサ
４５コントローラ
４７演算処理部

Claims

エンジンからの駆動力を前後輪に適宜分配すると共に、前後輪のトルク配分を調節可能なクラッチと、前後輪と一体的に回転する突起の通過に基づいて、前後輪各々の速度を求めるためのパルス信号を出力する速度センサと、該速度センサがパルス信号を出力する毎に、そのパルス信号に基づいて前後輪の速度差を打ち消すように上記クラッチを作動させるコントローラとを備え、該コントローラに、車速が低速側のとき、即ち上記速度センサによるパルス信号の出力間隔が大きいときには、パルス信号の出力間隔が小さいときよりも上記クラッチを低速で作動させる演算処理部を設けたことを特徴とする四輪駆動装置。