JPH01114526A - ４輪駆動車のトルクスプリット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、センターデフ装置付のフルタイム式４輪駆動
車において、走行条件により前後輪のトルク配分を積極
的に制御するトルクスプリット制御装置に関し、詳しく
は、旋回時の後輪側トルク配分の設定に関する。

【従来の技術】

４輪駆動車としてセンターデフ付のものは、旋回時の前
後輪の回転差を吸収できる利点を有し、４輪駆動での円
滑な旋回性能が確保される。そこで、かかる性能を備え
、更に前後輪のトルク配分・を走行条件により可変する
トルクスプリット制御が考えられる。 即ち、直進走行や加、減速走行においては、前後輪にか
かる車両の重量配分に応じてトルクスプリット制御すれ
ば、前後輪での駆動力配分が車両の重量配分に適応して
最適に発揮されることになり、トラクション制御の効果
を得ることができる。 旋回時においては、その状態によりトルクスプリット制
御すれば、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ
）車の有するアンダステア傾向、フロントエンジン・リ
ヤドライブ（ＦＲ）車の有するオーバステア傾向を抑え
ながら、安定性と回頭性を考慮した最適な旋回性能を得
ることができる。 更に、路面摩擦係数μやホイールスピン等を加味してト
ルクスプリット制御すれば、走行安全性が向上し、セン
ターデフのデフロック機能と同等以上の機能を備えるこ
とになり走行性を常に確保することが可能になる。 以上−例について述べたように、４輪駆動車のトルクス
プリット制御により、その性能を最大限発揮して多大な
効果を得ることが期待されるのである。 そこで、かかるトルクスプリットをアクティブに可変制
御することが可能な４輪駆動車の駆動系が、本件出願人
により既に提案されているが、これ以外の方式について
も開発の余地がある。また、トルクスプリットを実現す
るためのｉ＆適な電子制御系についても開発されつつあ
る。 従来、センターデフ付４輪駆動車に関しては、例えば特
開昭５５−８３６１７号公報の先行技術があり、変速機
出力側をセンターデフ装置に入力し、このセンターデフ
装置からの２つの出力側を前後輪に伝動構成する。また
、センターデフ装置にはクラッチ、ブレーキ、選択クラ
ッチ装置を付加して制御することが示されている。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、上記従来の先行技術のものにあっては、セン
ターデフ装置のみであるから、それにより１つのトルク
配分比に定められるにすぎない。 また、制御系は２．４輪駆動、デフロックの切換制御で
あり、トルクスプリット制御を行うものではない。 本発明は、このような点に鑑み、センターデフ付でトル
クスプリットの可変制御が可能な４輪駆動系において、
トルクスプリット制御を最適に電子制御するようにした
４輪駆動車のトルクスプリット制御装置を提供すること
を目的とする。

【問題点を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本発明は、駆動系の途中に所
定のトルク配分で動力を前後輪に振り分けるセンターデ
フ装置を備え、上記センターデフ装置にクラッチトルク
可変のスプリットクラッチを有するトルクスプリット装
置をバイパスして連設する４輪駆動車において、種々の
情報を検出するセンサ、上記センサの信号を入力して処
理する制御ユニットを有し、上記制御ユニットのクラッ
チ制御信号で上記スプリットクラッチのトルクと共に前
後輪へのトルク配分を制御するように回路構成し、上記
制御ユニットは、旋回時のトルク配分として舵角と車速
とにより前後輪の目標トルク配分比を定める目標トルク
配分比決定部、センターデフ人力トルクを求めるセンタ
ーデフ入カトルク算出部、目標トルク配分比、センター
デフ入力トルクおよびセンターデフ装置によるイニシャ
ルのトルク配分比により移動トルク量を求めてクラッチ
圧を定めるクラッチ圧算出部を有し、旋回時の前後輪の
トルクスプリットを旋回状態、動力伝達状態、センター
デフ装置によるイニシャルのトルク配分に応じて制御す
るように構成されている。

【作　　　用】

上記構成に基づき、センターデフ装置とトルクスプリッ
ト装置を備えた４輪ｒｌＡ動車は、制御ユニットからの
クラッチ制御信号でトルクスプリット装置のスプリット
クラッチトルクを生じることで前後輪のトルクの一部が
一方から他方に移動してトルクスプリットがアクティブ
に可変制御される。 そして、旋回時には予め舵角と車速とにより設定された
例えば後輪側の目標トルク配分比、センタ−デフ装置に
よるイニシャルのトルク配分比およびセンターデフ入力
トルクにより後輪移動トルク量を算出してクラッチトル
クを制御することで、旋回状態、動力伝達状態に応じて
適量のトルクが後輪側に移動して最適な後＠側寄りトル
ク配分に制御されることになる。 こうして本発明では、旋回時の目標トルク配分比を用い
たアクティブトルクスプリット制御により、旋回性能等
を大幅に向上することが可能になる。

【実　施　例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図において、本発明のトルクスプリット制御装置の
概略について述べる。先ず、センターデフ付のトルクス
プリット制御可能な４輪駆動車の駆動系として、フロン
トエンジンで１１Ｉ置きであり、トルクコンバータ付自
動変速機を備えたものについて述べると、エンジン１．
トルクコンバータ２゜および自動変速ｌ１３が車両前後
方向に配置され、動力伝達可能に連結している。自動変
速機３の出力軸４はセンターデフ装ｆｉ２０に入力し、
センターデフ装置２０にはトルクスプリット装置２５が
バイパスして設けである。 センターデフ装置２０は、プラネタリギヤ式であり、サ
ンギヤ２１．リングギヤ２２．サンギヤ２１とリングギ
ヤ２２に噛合うピニオン２３．およびキャリア２４から
成り、キャリア２４に変速機出力軸４が同軸状に連結す
る。また、２つの出力側のサンギヤ２１゜リングギヤ２
２において、大径のリングギヤ２２から変速機出力軸に
回動自在に設けられたりダクションギャ５．ξらにリダ
クションギヤ６を介して出力軸４と平行なフロントドラ
イブ軸７に連結し、このフロントドライブ軸７がフロン
トデフ装置８゜車軸９を介して左右の前輪１０Ｌ、　１
０Ｒに伝動構成される。一方、小径のサンギヤ２１から
リヤドライブ軸１１に連結し、このリヤドライブ軸１１
がリヤデフ装置１２．車軸１３等を介して左右の後輪１
４Ｌ、１４Ｒに伝動構成される。 こうしてセンターデフ装置２０は、変速機出力を前後輪
に所定のトルク配分で伝達し、かつ前後輪の回転差を吸
収する。ここで、上記駆動系により車体前方の方が後方
より静的荷重が大きいのに対応し、リングギヤ２２から
前輪へ伝達されるトルクの方がサンギヤ２１から後輪へ
伝達されるトルクより大きくなっている。 トルクスプリット装置２５は、フロントドライブ軸７と
同軸のバイパス軸２６．トルク可変制御可能なりラッチ
として例えば油圧クラッチ２７を有し、バイパス軸２６
が油圧クラッチ２７のハブ２７ａに、そのドラム２７ｂ
が一対のギヤ２８．２９を介してリヤドライブ軸１１に
伝動構成される。ここで、上記リダクションギヤ５，６
もこの場合の構成要素であり、そのギヤ比を例えば“１
”にし、ギヤ２８．２９のギヤ比がそれより若干小さく
設定される。また油圧クラッチ２７は、油圧ユニット３
０からの作動油の供給によりクラッチトルクを生じ得る
ようになっている。 こうして油圧クラッチ２７では、ハブ２７ａに対しドラ
ム２７ｂの方が若干低速の回転差を生じ、このため油圧
クラッチ２７にクラッチ圧を与えてクラッチトルクを発
生させるとハブ２７ａの前輪側からドラム２７ｂの後輪
側にクラッチ圧力に応じたトルク移動を行って、前輪側
と後輪側のトルク配分を可変する。即ち、センターデフ
装置２０の入力トルクをＴｉ、センターデフ装！２０に
よるフロント側配分比をγとすると、フロントドライブ
軸７の伝達トルクはγ・Ｔｉに、リヤドライブ軸１１の
トルクは（１−γ）・Ｔｉに配分される。そこで、クラ
ッチトルクをＴＣ、ギヤ２８．２９のギヤ比をＫとする
と、トルク移動によりフロントドライブ軸７．リヤドラ
イブ軸１１のトルクＴＦ　、ＴＲは、ＴＦ＝γ・Ｔｉ　
−ＴＣ ＴＲ＝（１−γ）・Ｔｉ　＋ＫＴＣ になる。こうして、クラッチトルクＴＣの変化によりフ
ロント側トルクＴＦの配分比はセンターデフ装置２０に
おける配分比以下で連続的に変化し、リヤ側トルクＴＲ
の配分比はセンターデフ装置２０における配分比以上で
連続的に変化してトルクスプリット作用する。 次いで、トルクスプリットの電子制御系について述べる
と、左右前輪と後輪の回転数センサ４ｏ［。 ４０Ｒ，４１Ｌ、４１Ｒ、舵角センサ４２．エンジン回
転数センサ４３．スロットル開度センサ４４．車体加速
度センサ４５．自動変速機側の変速段センサ４６を有し
、これらのセンサ信号が制御ユニット５ｏに入力する。 制御ユニット５０は、走行条件１前後輪のスリップ状態
により前後輪のトルク配分比を決定し、このトルク配分
比に応じたクラッチ圧を定めるものであり、このクラッ
チ圧制御信号を油圧ユニット３゜に出力する。 第２図（ａ）において、油圧ユニット３０．につぃて述
べる。符号３１は例えば自動変速機制御用のライン圧が
供給される油路であり、このライン圧が調圧弁３２に導
かれる。調圧弁３２はライン圧を供給する油路３１と油
路３３の連通を断続しながら油路３３に常に一定のパイ
ロット圧を生じるものであり、この油路３３がデユーテ
ィソレノイド弁３４に連通ずる。 デユーティソレノイド弁３４は制御ユニット５ｏからデ
ユーティ信号に応じ排圧制御することで、油路３５にデ
ユーティ圧を生じる。クラッチ制御弁３６にはデユーテ
ィ圧が作用すると共に、ライン圧油路３１、油圧クラッ
チ２７の油路３７が連通しており、デユーティ圧により
油圧クラッチ２７に給排油してクラッチ圧を生じ、これ
に応じたクラッチトルクを生じる。ここで、例えばデユ
ーティ信号のデユーティ比に対し、クラッチ圧は第２図
（ｂ）のような特性となっており、デユーティ比が略零
でクラッチ圧が零になり、この状態がらデユーティ比の
増大に応じてクラッチ圧も上昇する。なお、第２図の破
線はデユーティ圧の特性であ企。 第３図において、制御ユニット５０について述べる。先
ず、回転数センサ４０Ｌ、　４０Ｒの左右前輪回転数Ｎ
ＦＬ、　ＮＦＲが入力する前輪速算出部５１と、回転数
センサ４１１，４１Ｒの左右後輪回転数ＮＲＬ、　ＮＲ
Ｒが入力する後輪速算出部５２を有し°、前輪速算出部
５１゜後輪速算出部５２で前後輪速ＮＦ　、ＮＲを、Ｎ
Ｆ　＝　（ＮＦＬ＋ＮＦＲ）　／２ ＮＲ＝　（ＮＲＬ十ＮＲＲ）　／２ により算出する。前輪速算出部５１．後輪速算出部５２
の前後輪速ＮＦ　、ＮＲは車輪速算出部５３に入力し、
４輪平均の車輪速Ｎを、 Ｎ＝　（ＮＦ　＋ＮＲ）　／２ により算出する。この車輪速Ｎは車速算出部５４に入力
し、タイヤ径を加味して車速Ｖを算出する。 舵角センサ４２の舵角λと車速算出部５４の車速Ｖは目
標トルク配分比決定部５５に入力し、舵角λ。 車速■のパラメータで後輪のトルク配分比を定める。こ
こで、例えば後輪トルク配分比ＳＲが第４図（ａ）のよ
うに設定されている。即ち中速の舵角が比較的大きい領
域では、車両の回頭性重視のために後輪トルク配分比Ｓ
Ｒが大きく設定されており、高速小舵角の領域では、車
両の安定性重視のため後輪トルク配分比ＳＲが小さく設
定されており、これ以外の領域では、後輪トルク配分比
ＳＲが中間で回頭性重視と共に安定性を図ったものにな
っている。この目標トルク配分比決定部５５の後輪トル
ク配分比ＳＲと加速度センサ４５の加速度Ｇは加速補正
部５６に入力し、加速度Ｇが略零の場合は、定常走行と
みなして後輪トルク配分比ＳＲの補正を行なわない、ま
た加速度Ｇを生じる加速時では、車両重量配分の変化に
対応するように後輪トルク配分比ＳＲを補正する。 エンジン回転数センサ４３のエンジン回転数Ｎｅとスロ
ットル開度センサ４４のスロットル開度θはエンジント
ルク算出部５７に入力し、第４図（ｂ）のトルク特性に
基づいてエンジントルクＴｅを定める。車輪速算出部５
３の車輪速Ｎ、エンジン回転数Ｎｅ、および変速段セン
サ４６の変速段Ｇ「はトルクコンバータ回転比算出部５
８に入力し、車輪速Ｎや変速段Ｇ「により逆算してトル
クコンバータ２の出力側であるタービン回転数Ｎｔを求
め、トルクコンバータ２の入力側としてのエンジン回転
数Ｎｅとの回転比Ｒｗを、 Ｒｗ＝Ｎｔ／Ｎｅ により算出する、この回転比Ｒｗはトルクコンバータト
ルク比算出部５９に入力し、第４図（Ｃ）の特性により
トルク比Ｒｔを求める。そしてエンジントルクＴｅ、ト
ルクコンバータのトルク比Ｒｔ。 変速段Ｇ「はセンターデフ入力トルク算出部６０に入力
し、センターデフ入力トルクＴｉを以下のように算出す
る。 Ｔｉ　＝Ｔｅ　−Ｒｔ　　−Ｇｒ 上記後輪トルク配分比ＳＲとセンターデフ入力トルクＴ
ｉはクラッチ圧算出部６１に入力して、クラッチトルク
ＴＣと共にクラッチ圧Ｐｃを求める。 ここで既に述べたようにフロント側トルクをＴＦ。 リヤ側トルクをＴＲとすると、後輪トルク配分比ＳＲは
、 ＳＲ＝ＴＲ／（ＴＦ　＋ＴＲ） で示される。従って、上述のフロント側配分比γ。 入力トルクＴｉ、クラッチトルクＴｃ　、ギヤ比にの式
を上式に代入すると、 Ｔｃ　＝ｆ（ＳＲ，Ｔ　ｉ） になり、後輪トルク配分比ＳＲ，入力トルクＴｉの増大
に応じてクラッチトルクＴｃの値が大きくなる。また、
クラッチトルクＴｃとクラッチ圧ＰＣの関係は油圧クラ
ッチ２７を構成するクラッチ板の枚数、摩擦係数等のパ
ラメータにより固有の特性を持ち、第４図（ｄ）のよう
に Ｐｃ　　＝ｇ（Ｔｃ） で表わされる。そして、このクラッチ圧Ｐｃは操作量設
定部６２に入力し、第２図（ｂ）の特性を用いて、クラ
ッチ圧ｐｃに応じたデユーティ比の信号に変換して出力
するようになっている。 次いで、このように構成されたトルクスプリット制御装
置の作用について述べる。 先ず、車両走行時に自動変速ａ３がドライブ（Ｄ）等の
走行レンジにシフトされると、エンジン１の動力がトル
クコンバータ２を介し自動変速機３へ入力して変速動力
が出力し、この動力がセンターデフ装置２０のキャリア
２４に伝達する。そしてリングギヤ２２とサンギヤ２１
により車両の車輪に対する静的荷重配分に対応して、前
後輪側に例えば６０：４０のトルク配分比で振り分けら
れる。リングギヤ２２からの動力はりダクシヲンギャ５
，６゜フロントドライブ軸７．フロントデフ装置８等を
介して前輪１０１．　ＩＯＨに、サンギヤ２１からの動
力はリヤドライブ軸１１．リヤデフ装置１２等を介して
後輪１４１．１４Ｈにそれぞれ伝達するのであり、こう
してセンターデフ付のフルタイム４輪駆動走行になる。 このときトルクスプリット装置２５の油圧クラッチ２７
は、リダクションギヤ５．６とギヤ２８．２９とのギヤ
比により回転差を生じて回転し、後輪へのトルク移動可
能になっている。 一方、電子制御系の各センサで種々の情報が検出され、
これが制御ユニット５０に入力する。そして目標トルク
配分比決定部５５と加速補正部５６で舵角λ、車速■、
および車体加速度Ｇにより走行条件が判断され、これに
基づいて後輪トルク配分比ＳＲが決定される。またセン
ターデフ入力トルク算出部６０では、エンジントルクＴ
ｅ、変速段Ｇｒ。 更にエンジン回転数Ｎｅ、車輪速Ｎ、および変速段Ｇ「
によるトルクコンバータ２の回転比Ｒｗおよびトルク比
Ｒｔを用いてセンターデフ入力トルクＴｉが算出される
。 そこで、通常の走行時には、目標トルク配分比決定部５
５で舵角λと車速■により後輪トルク配分比ＳＲが第４
図（ａ）のパターンに基づいて種々決定される。即ち、
センターデフ入力トルクが十分大きく例えば中速の舵角
が比較的大きい条件では、後輪トルク配分比ＳＲが大き
く設定され、これに対応したデユーティ信号が出力され
ることにより油圧ユニット３０のデユーティ圧が上昇さ
れ、さらに油圧クラッチ２７の油圧が上昇され、それに
伴ない前輪側から後輪側への移動トルクが大きくなり、
多量のトルクが後輪側に移動して後輪トルク配分の非常
に大きい状態になる。これに対し、車３１［Ｖや舵角λ
が小さくなると、それに応じて後輪トルク配分も少なく
なるのであり、こうして旋回状態に応じて後輪トルク配
分を可変にトルクスプリット制御される。このため、４
輪駆動での旋回時に前輪と後輪のタイヤのスリップが、
常に路面との摩擦係数を大きい状態に保ち、目標とする
旋回半径に沿った確実な旋回を促す、また、第４図（ａ
）のパターンにおいて、より後輪へのトルク配分比を大
きく設定することにより積極的に車両の口頭性を向上さ
せることも可能であり、よりスポーティな走行が可能と
なる。 また、特に直進時で車体加速度Ｇが略零の定常走行では
、目標後輪トルク配分比ＳＲをセンターデフ装置２Ｇに
よるトルク配分比の４０％にホールドする。このなめク
ラッチ圧算出部６１では後輪移動トルク量が零であるこ
とから、クラッチ圧ｐｃ＝０となる。従って、操作量設
定部６２からデユーティ比０％の信号が油圧ユニット３
０のソレノイド弁３４に入力し、デユーティ圧を最大に
してクラッチ制御弁３６により油圧クラッチ２７をドレ
ンすることになり、これにより油圧クラッチ２７の油圧
とトルクは零になる。こうしてかかる走行条件では、油
圧クラッチ２７が不作動で、センターデフ装置２０によ
るトルク配分のみで、車体荷重配分に対応したイニシャ
ルのトルクスプリット制御になる。 一方、加速度Ｇが出力する加速走行において、直進また
は旋回の場合にその加速度Ｇ、即ち車体荷重の後方移動
に応じて、加速補正部５６で後輪トルク配分比ＳＲを増
大するように補正する。このため、クラッチ圧ｐｃは加
速度Ｇが零の通常走行時より大きい値になり、これに応
じたデユーティ信号がソレノイド弁３４に入力し、クラ
ヅチ制御井３６により油圧クラッチ２７に給油してクラ
ッチ圧を生じる。そこで、フロントドライブ軸７へのト
ルクの一部が油圧クラッチ２７によりリヤドライブ軸１
１に移動して加算され、後輪側トルクを増すようになる
。こうしてこの走行条件では、車体荷重の後方移動に応
じて後輪トルク配分をより多くするようにトルクスプリ
ット制御されトラクションの向上を促す、また、センタ
ーデフ入力トルクＴｉが略零の時は、後輪トルク配分比
ＳＲがいかなる状態でもクラッチ圧が零となることは言
うまでもなく、これによりタイトコーナブレーキング現
象は回避される。 以上述べたトルクスプリット制御のパターンをまとめる
と、以下の表のようになる。 表 以上本発明の一実施例について述べたが、目標トルク配
分比は前輪側のものを定めても良く、センターデフ入力
トルクはトルクセンサ等で直接検出しても良い、センタ
ーデフ装置のイニシャルのトルク配分も実施例に限定さ
れるものではない。

【発明の効果】

以上述べてきたように、本発明によれば、センターデフ
付４輪駆動車において、定常、加速、旋回の走行条件で
アクティブトルクスプリット制御するので、４輪駆動の
性能を最大に発揮した最適な動力性能が得られる。 旋回時には旋回状態に応じたトルクスプリット制御で、
回頭性が向上する。また、４輪駆動で目標とする旋回半
径に沿い正確に旋回することが可能になり、旋回性が大
幅に向上し、安全性も確保される。 旋回時のトルク配分比は、舵角と車速とによる目標°ト
ルク配分比のマツプにより適切に設定され得る。 例えば後輪側の目標トルク配分比、センターデフ装置に
よるイニシャルのトルク配分比およびセンターデフ入力
トルクにより直接後輪移動トルク量を定めて、旋回状態
等に応じた後輪寄りのトルクスプリット制御を容易かつ
的確に行い得る。また、移動トルク量に応じたクラッチ
のトルク制御も容易化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトルクスプリット制御装置の実施例の
概略を示す構成図、 第２図（ａ）は油圧ユニットの回路図、（ｂ）は同油圧
特性図、 第３図は制御ユニットのブロック図、 第４図は各種の特性図である。 ２・・・トルクコンバータ、２０・・・センターデフ装
置、２５・・・トルクスプリット装置、２７・・・油圧
クラッチ、３０・・・油圧ユニット、５０・・・制御ユ
ニット、５５・・・目標トルク配分比決定部、６０・・
・センターデフ入力トルク算出部、６１・・・クラッチ
圧算出部第４ （ｂ） 工二巳゛ニー瓢１双Ｎ！ 図 （Ｃ） （ｄ） クツ・＋圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動系の途中に所定のトルク配分で動力を前後輪
   に振り分けるセンターデフ装置を備え、上記センターデ
   フ装置にクラッチトルク可変のスプリットクラッチを有
   するトルクスプリット装置をバイパスして連設する４輪
   駆動車において、 種々の情報を検出するセンサ，上記センサの信号を入力
   して処理する制御ユニットを有し、上記制御ユニットの
   クラッチ制御信号で上記スプリットクラッチのトルクと
   共に前後輪へのトルク配分を制御するように回路構成し
   、 上記制御ユニットは、旋回時のトルク配分として舵角と
   車速とにより前後輪の目標トルク配分比を定める目標ト
   ルク配分比決定部，センターデフ入力トルクを求めるセ
   ンターデフ入力トルク算出部，目標トルク配分比，セン
   ターデフ入力トルクおよびセンターデフ装置によるイニ
   シャルのトルク配分比により移動トルク量を求めてクラ
   ッチ圧を定めるクラッチ圧算出部を有し、 旋回時の前後輪のトルクスプリットを旋回状態，動力伝
   達状態、センターデフ装置によるイニシャルのトルク配
   分に応じて制御することを特徴とする４輪駆動車のトル
   クスプリット制御装置。（２）上記目標トルク配分比は
   、後輪トルク配分比を舵角および車速の関数で定めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の４輪駆動車
   のトルクスプリット制御装置。