JPH02109734A - ４輪駆動車の前後輪差動制御装置 - 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、前後輪の差動状態を車両走行状態を反映した
信号により選択可能に構成すると共に、駆動力を前後輪
に分配するトランスファへの入力トルクが小さいときで
も所定の差動制限力を加えるように構成した４輪駆動車
の前後輪差動制御装置に関する。 【従来の技術】 ４輪駆動車の前後輪差動制御装置としては、０２輪駆動
状態及び４輪駆動状態のいずれかを差動制御クラッチに
よって切換え可能としたもの、■２輪駆動状態、４輪駆
動状態を伝達容】可変の差動制御クラッチによって段階
的又は連続的に切換え可能としたもの、 ■前後輪間にセンタデファレンシャル装置を備え、その
差動の許可又は禁止のいずれかを差動制御りラッチによ
って切換え可能としたもの、■前後輪間にセンタデファ
レンシャル装置を備え、その差動の許可、制限（禁止を
含む）状態を伝達容量可変の差動制御クラッチによって
段階的又は連続的に切換え可能としたもの、 等が提案されている。 これらの前後輪差動制御装置を具体的に制御する場合、
ａ）車両の全走行時又はほとんどの走行時に、前記前後
輪の差動を制限あるいは禁止し、この差動制限あるいは
禁止を車両の走行状態に応じて適宜に解除（又は制限の
程度を変更）するように構成することができる。又、ｂ
）通常時においては前後輪の差動が可能な状態に維持し
ておき、車両の走行状態に応じて該前後輪の差動を制限
するように構成することもできる。 走行状態に応じて差動制限クラッチを制御する場合、駆
動力の増大に伴って差動制限力を大きくすることが一般
に行われている。 しかしながら、この場合、トランスファ（あるいは差動
装置）に対する入力トルクが零の場合に、差動制限力を
零に設定したとすると、発進の際のトルクの増大に対し
て差動制限力を大きくする制御が遅れてしまう恐れがあ
る。又、差動制限力を零に設定した状態で急激にトラン
スファに大きなトルクが入力された場合、駆動系の各構
成部材間のａｍ等が原因となってガタ打ち音や衝撃が発
生する不都合がある。 そこで、本出願人は、差動制限力増大の制御の遅れや、
ガタ打ち音等の発生を効果的に防止する方法として、入
力トルクが零の場合であっても、差動制御クラッチの差
動制限力を零としない方法を提案した（特開昭６２−２
８３０２１　）。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、このように入力トルクが零のときであっ
ても差動制限力を零としないような構成の４輪駆動車に
あっては、入力トルクが小さい状態で、且つ車両の走行
抵抗が大きくなるような状態のときには、車両の速度が
極端に落ちる等の不具合が発生する恐れがある。 例えば、前後輪の差動が制限されている状態で前輪と後
輪とに有効半径の差が存在するとき、あるいは舵角を与
えているために前輪と後輪とに旋回半径差が生じている
ときは、前後いずれか一方の車輪で他方の車輪を回転さ
せ、又反対に他方の車輪で一方の車輪を制動する事態が
生じ、これが動力循環となって車両の走行が阻害される
ことになる。 従って、上述した従来の方法では、常時、所定の値以上
の差動制限力によって差動制限を行うため、発進時や停
止直前の状態、あるいは後進等のいわゆるアクセルオフ
状態での低速走行の際に、車輪の有効半径に差があった
り、操舵角が与えられていたりすると、差動制限力に基
づく走行抵抗が駆動力に対して相対的に大きくなり、そ
の結果、車両の速度が極端に落ちる等の現象が発生して
しまう恐れがあった。 このような問題に対し、駆動力が小さく、且つ車両の走
行抵抗が大きくなる可能性がある状態であると検出され
たときには、前後輪の差動制限力を低くするような技術
が考えられる。しかしながら、入力トルクが小さく、且
つ車両の走行抵抗が大きくなる可能性がある状態である
と検出され、従って、一般には差動制限力を低くした方
がよいような場合であっても、これらの条件の成立と共
に差動制限力の低減を即実行すると、循環トルクが開放
されるときの切換えショックが運転者にとって不意な時
期に発生することになり、運転者に不快感を与えてしま
うという問題がある。

【発明の目的】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、駆動力が小さいときの円滑な走行を確保しながら、
走破性を高めることのでき、且つこれらの制御を実行す
るに当って運転者に不快感等を与えることが少ない４輪
駆動車の前後輪差動制御装置を提供することを目的とす
る。

【課題を解決するための手段】

本発明は、第１図にその要旨を示すように、前後輪の差
動状態を車両走行状態を反映した信号により選択可能に
構成すると共に、駆動力を前後輪に分配するトランスフ
ァへの入力トルクが小さいときでも所定の差動制限力を
加えるように構成した４輪駆動車の前後輪差動制御装置
において、前記トランスファへの入力トルクを検出する
手段と、差動制限力が加えられていることによって車両
の走行抵抗が大きくなる可能性がある状態か否かを判断
する手段と、駆動系の循環トルクを検出する手段と、前
記トランスファへの入力トルクが小さく、前記走行抵抗
が大きくなる可能性がある状態であると判断され、且つ
、前記循環トルクが小さいと検出されたときに、前記前
後輪の差動制限力を零、あるいは零付近にまで低くする
手段と、を備えたことにより、上記目的を達成したもの
である。

【発明の作用及び効果】

本発明においては、駆動力を前後輪に分配するトランス
ファへの入力トルクが小さく、且つ差動制限力が加えら
れていることによって車両の走行抵抗が大きくなる可能
性がある状態であると判断されたときには、原則として
前後輪の差動制限力を零、あるいは零付近にまで低くす
る。その結果、たとえ駆動力に対して相対的に差動制限
力が高過ぎ、そのままでは円滑な走行が阻害され易い状
態となるのを防止することができるようになる。 本発明ではそのような制御を基本としながら、この差動
制限力の低減を実行する際は、実際の循環トルクの発生
状態を検出し、循環トルクが大きく発生していないとき
に差動制限力の切換え（低減）を行うようにしている。 この結果、差動制限力の切換えは、支障なく円滑に行わ
れ、運転者が不快なショックを感じるのを防止すること
ができるようになる。 なお、本発明における「差動制限力が加えられているこ
とによって車両の走行抵抗が大きくなる可能性がある状
態か否か」の判断は、例えば■変速比が小さいか否か（
変速比が小さいときほど差動制限力が加えられているこ
とによって走行抵抗が相対的に大きくなる）、■車速が
低いか（車速が低いときほど差動制限力が加えられてい
ることによって車両の走行抵抗が大きくなるような旋回
等が行われ易い）等、により判断することが可能である
。 又、本発明における「循環トルク」の検出は、直接的に
前後輪のトルク差をトルクセンサで検出してよいのは言
うまでもないが、このように直接的に検出しなくとも、
例えば後述の実施例のように、循環トルクが小さいと推
定されるような状態を検出することにより、間接的に検
出するようにしてもよい。 又、本発明によって差動制限力を低くする場合は、趣旨
より必ずしも完全に零にまで低める必要がないのは自明
である。

【実施例】

以下添付の図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明
する。 第２図は本発明の実施例が適用された車両用４輪駆動装
置を示すスケルトン図である。 この４輪駆動装置は、エンジン１０、自動変速機２０、
センタデファレンシャル装置３０、前輪用デファレンシ
ャル装置４０、トランスファ装置５０、後輪用デファレ
ンシャル装置６０、差動制御クラッチ７０、制御装置８
０、及び各種入力系９０を備える。 エンジン１０は車両の前部に横置きにされている。エン
ジン１０の出力は自動変速機２０に伝達される。 自動変速機２０は、流体式トルクコンバータ２１及び補
助変速部２２を備え、油圧制御部２３によって前進４段
、後進１段の変速段を自動的に切換える周知の構成とさ
れている。前進４段のうちの最高速段（第４速段）はオ
ーバードライブ段となっている。油圧制御部２３は、制
御装置８０の指令によって制御される。自動変速機２０
を経た動力は出力ギヤ２４を介してセンタデファレンシ
ャル装置３０の入力ギヤ３１に伝達される。 センタデファレンシャル装置３０は、この入力ギヤ３１
と一体化されたデファレンシャルケース３２を備える。 デファレンシャルケース３２には、周知の噛合構成によ
りビニオン軸３３．２つの差動ビニオン３４．３５、後
輸出力用サイドギヤ３６及び前輸出力用サイドギヤ３７
が取付けられている。後輸出力用サイドギヤ３６はトラ
ンスファ装置５０のトランスファリングギヤ５１に連結
されている。前輸出力用サイドギヤ３７は、中空の前輪
駆動軸４１に連結されている。 前輪用デファレンシャル装置４０は、この前輪駆動軸４
１と一体化されたデファレンシャルケース４２を備える
。このデファレンシャルケース４２には周知の噛合構成
によりビニオン軸４３．２つの差動ビニオン４４．４５
、左側前輪出力用サイドギヤ４６及び右側前輪出力用サ
イドギヤ４７が取付けられている。左側前輪駆動用サイ
ドギヤ４６には左側前輪車軸４８が、又、右側前輪出力
用サイドギヤ４７には右側前輪車軸４９がそれぞれ連結
されている。 一方、トランスファ装Ｍ５０は、センタデファレンシャ
ル装置３０の後輸出力用サイドギヤ３６に連結されたト
ランスファリングギヤ５１、このトランスファリングギ
ヤ５１と噛合するドリブンビニオン５２、このドリブン
ビニオン５２とプロペラシャフト５３を介して一体的に
回転するトランスファ出力回転ギヤ５４を備える。トラ
ンスファ出力ギヤ５４は後輪用デファレンシャル装置６
０に連結されている。 後輪用デファレンシャル装＠６０は、トランスファ出力
ギヤ５４と噛合するリングギヤが一体的に形成されたデ
ファレンシャルケース６１を備える。このデファレンシ
ャルケース６１には、周知の噛合構成によりごニオン軸
６２．２つの差動ビニオン６３．６４、左側後輪出力用
サイドギヤ６５及び右側後輪出力用サイドギヤ６６が取
付けられている。左側後輪出力用サイドギヤ６５は左側
後輪車軸６７に、右側後輪出力用サイドギヤ６６は右側
後輪車軸６８にそれぞれ連結されている。 差動制御クラッチ７０は、前記センタデファレンシャル
装置３．０の入力部材であるデファレンシャルケース３
２と該センタデファレンシャル装置３０の出力部材であ
る前輪駆動軸４１とをトルク伝達関係に接続するもので
ある。この差動制御クラッチ７０は、湿式の多板クラッ
チ部７１及びこれを制御する油圧制御部７２とから主に
構成されている。 第３図に示されるように、多板クラッチ部７１には油圧
サーボ部７３が付設されている。この油圧サーボ部７３
の油室７１サーボ油圧（クラッチ油圧）が供給されると
・サーボピストン７５がリターンスプリング７６のバネ
力に抗して図中右方へ移動する。これによって多板クラ
ッチ部７１が押圧され、該多板クラッチ部７１を介して
デファレンシャルケース３２と前輪駆動軸４１とがトル
ク伝達関係に接続される。又、油室７４に供給されるサ
ーボ油圧の増減に応じてその伝達トルク容量が比例的に
増減される。油圧サーボ部７３の油室７４に対するサー
ボ油圧の供給は油圧制御部７２によって行われる。 油圧制御部７２は、自動変速機２０内に組込まれたオイ
ルポンプ７４の油圧をエンジン負荷に応じた油圧に調圧
するライン圧制御弁７７と、電磁式のサーボ油圧制御弁
７８とを備える。サーボ油圧制御弁７８は、油室７４に
接続されたボートａとライン油圧制御弁７７よりライン
油圧を供給される油圧ボートｂと、ドレンボートＣとを
備える。 このサーボ油圧制御弁７８は、通電時にはボートａを油
圧ボートｂに接続し、非通電時にはボートａをドレンボ
ートＣに接続する。サーボ油圧制御弁７８の制御は、制
御装置８０により所定のデユーティ比のパルス信号が与
えられることによって行われる。これにより、このデユ
ーティ比に応じた大きざのサーボ油圧が油室７４に供給
され、該デユーティ比に応じた差動制限力が発生される
ことになる。 制御装置８０は、入力系９０からの各入力信号に応じて
前記油圧制御部２３及び７２を制御する。 この制御装置８０には、スロットル開度センサ９１から
のスロットル開度情報、マニュアルシフトポジションセ
ンサ９２からの自動変速機２０のシフトレンジ情報、前
輪回転数センサ９３からの前輪回転数情報、後輪回転数
センサ９４からの後輪回転数情報、操舵角センサ９５か
らの車両の操舵角情報、制動センサ９６からの制動情報
、０／Ｄスイツチ９７からの運転者のオーバードライブ
（第４速段）走行の許可に関する情報、冷却水温センサ
９８からエンジン冷却水温に関する情報が入力されてい
る。Ｏ／Ｄスイッチ９７がＯＦＦとされたとき及び、冷
Ｗ水温が低いとき（未暖機状態のとき）は、自動変速１
２０は、第４速段には変速されず、第１速段〜第３速段
間で変速が行われる。 更に制御装置８０には、差動セレクトスイッチ９９から
の運転者の差動制御状態の要求に関する情報も入力され
ている。差動セレクトスイッチ９９はｒＦＲＥＥ　（フ
リー）」とｒＡＵＴｏ　（オート）」の２つのモードが
選択できるようになっている。ＦＲＥＥモードのときは
差動制御クラッチ７０のクラッチ油圧がｒＦＲＥＥＪ　
、即ち零（差動許可）とされる。ＡｔＪＴＯモードのと
きは車両走行状態に応じて自動的にクラッチ油圧が適宜
に切換え制御されるようになっている。 制御部＠８０は、公知の方法により、マニュアルシフト
レンジ情報と前輪回転数情報あるいは後輪回転数情報（
車速情報）とスロットル開度情報とに応じて、予め定め
られた変速パターンに従って、自動変速機２０の変速段
制御のための制御信号を油圧制御部２３に出力する。 又、制御装置８０は、車両の種々の走行状態に応じて、
差動制御クラッチ７０のクラッチ油圧を制御する。差動
制御クラッチ７０のクラッチ油圧を任意に制御する構成
については、既に詳述した通りである。 次に、上記装置で実行される差動制限制御のフローチャ
ートを第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す。 この制御フローでは、「差動制限力が加えられているこ
とによって車両の走行抵抗が大きくなる可能性がある状
態か否か」を、車速Ｖが所定値■１以下、スロットル開
度θが所定値６１以下、の２つの条件が成立するか否か
によって判断している。 又、この２つの条件が成立したときは、循環トルクが小
さいことを確認した上で差動制限力を低減するようにし
ている。この実施例ではこの確認を「前後輪の回転数差
ΔＮＦＲが所定値ΔＮＦＲ１より小さい状態（即ち直進
状態）で所定距離Ｌ１以上走行すること」の検出によっ
て行っている。 又、これらの条件が成立し、差動制限力を低くする制御
に入った後は、前後輪の回転数差ΔＮＦＲが所定値ΔＮ
ＦＲ２（ΔＮＦＲ２≧ΔＮＦＲ＋）以上、スロットル開
度θが所定値θ２（θ２≧θ１〉以上、車速■が所定値
Ｖ２　（Ｖ２≧Ｖ＋）の各条件のうち１つでも成立した
とき、あるいは、車両が停止してシフトが非走行レンジ
とされたときには、差動制限力を低くする制御を中止し
、前後輪の差動制限力を高く（復帰）するようにしてい
る。 以下、具体的に制御フローを説明する。 まず、ステップ１０１ではフラグＦが１であるか否かが
判定される。このフラグＦは、初期状態及び本制御によ
る前後輪の差動制限力の低減が開始される前は零、差動
制限力の低減の開始以降１となるフラグである。初期状
態は、零であるため、ステップ１０２に進んで走行状態
（例えば駆動力）に応じた差動制限力が付与される。な
お、駆動力が零（アクセルオフ）の場合であっても、所
定の差動制限力が付与されるようになっている。 次に、ステップ１０３において車速Ｖが所定値ｖ１以下
であるか否かが判定される。この所定値ｖ１は、前後輪
の回転数差が生じるような舵角を付けて走行する可能性
の高い車速に設定されている。即ち、車速Ｖが所定１ｉ
ｉＩＶ１以下であるときには、［差動制限力が与えられ
ていることによって車両の走行抵抗が大きくなる可能性
がある状態」であると判定されたことになる。従って、
もしこのステップ１０３での判定がＮｏであった場合は
、フローはそのままリターンされる。 ステップ１０３において車速Ｖが所定値■１以下である
と判断された場合は、ステップ１０４に進んでスロット
ル開度θが所定値０１以下であるか否かが判定される。 即ち、このステップでは、駆動力が少ない状態での走行
中であるか否かが判定されることになる。駆動力がある
程度以上あるときは、差動制限力を低減する必要がない
ため、そのままリターンされる。 ステップ１０４でスロットル開度θが所定値θ１以下で
あると判断されたときには、ステップ１０５に進んで前
後輪の回転数差ΔＮＦ’Ｒが所定値ΔＮＦＲ１以下であ
るか否かが判定される。この判定により、直進走行中で
あるか否かが判定されることになる。このステップ１０
５においてＹＥＳの判定がなされたときは、その状態（
直進状態）で走行した場合に循環トルクが開放されると
推定できるような走行距離Ｌ１だけ連続的に走行したか
否かをステップ１０６〜１０８で判定する。即ち、ステ
ップ１０６においてそのときの車速■に１ルーチンにか
かる時間Δｔを掛けて１ルーチン当りの走行距離ΔＬを
求め、ステップ１０７でこれを積算し、ステップ１０８
において積算した走行距離りが所定の走行距離Ｌ１に至
るまでリターンを繰返し、走行距離Ｌ１に至った時点で
ステップ１０９に進んで差動制限力の低減を行うもので
ある。その後はステップ１１０及び１１１において走行
距離りをリセットし、フラグＦを１に設定した後リター
ンする。 この走行距離Ｌ１は、前述したように、直進状態で循環
トルクが開放されるような距離に設定されるが、具体的
には各車種毎に実験的に求めればよい。又、この走行距
離Ｌ１は、路面の摩擦係数μに依存するため、例えば他
の目的で路面の摩擦係数μが測定できている場合には、
第５図に示されるように、走行距離Ｌ１を路面の摩擦係
数μに依存させて変更するようにしてもよい。 ステップ１１１で７ラグＦが１に設定されると、ステッ
プ１０１でＮＯの判定がなされるため、ステップ１１８
以降（第４図（Ｂ））に進み、差動制限力の低減制御の
終了条件の判定に入る。 ステップ１１８では、前後輪の回転数差ΔＮＦＲが所定
値ΔＮＦＲ２以上となったか否かが判定される。この所
定値ΔＮＦＲ２は、前後輪がスリップしていると判断で
きるような値に設定されている。即ち、現にスリップが
検出された場合は、速やかに差動制限力の低減制御が終
了され、当該スリップが抑制されるようになっている。 ステップ１１９では、スロットル開度θが所定値０２以
上となったか否かが判定される。なお、この所定値θ２
は、制御系のハンチングを防止するため、前記所定値θ
１より若干大きな値とされている。 ステップ１２０においては、車速■が所定値Ｖ２以上で
あるか否かが判断される。なお、この所定値■２は、制
御系のハンチングを防止するため、前記所定値ｖ１より
大きな値とされている。 この３つの判断のうち、１つでも成立した場合は、差動
制限力の低減制御は終了され（ステップ１２５）、ステ
ップ１２６においてフラグＦが零にリセットされる。 又、この制御フローにおいては、ステップ１２１におい
て車両が停止したと判定され（Ｖ≦Ｖａ）、ステップ１
２２においてシフトレンジが非走行レンジにシフトされ
たことが検出された場合にも差動制御力の低減制御が終
了されるようになっている。これは、シフトレンジが非
走行レンジにシフトされた場合は、「差動制御力が加え
られていることによって車両の走行抵抗が大きくなる可
能性がある状態」と言えなくなるためである。 なお、ステップ１２２における判断は、非走行レンジへ
のシフトに加え、もし差動制限力を低減する必要のない
レンジがある場合にはそのレンジにシフトされたことを
も含むようにするとよい。 例えば、Ｒレンジのギヤ比に比べてＤレンジのギヤ比が
大きくＤレンジにシフトされた場合には差動１１眼力を
低減する必要がないような場合である。 ステップ１１８〜１２２において、差動制限力の低減制
御の終了条件がいずれも成立しなかった場合には、ステ
ップ１２３に進んで当該低減制御がそのまま継続される
。 この制御フローによれば、差動制限力の低減は、循環ト
ルクが小さい状態であることが確認された上で行われる
ため、当該循環トルクの急激な開放によるショックが発
生するのを防止することができるようになる。 即ち、第６図（Ａ）に示されるように、前輪と後輪とに
強い循環トルクが発生している状態でこれが急に開放さ
れると、因のＰｌの部分で強いがた打ち音が発生し、又
破線で示されるように、トルクが急変することによるシ
ョックが大きくなる。 これに対し、第６図（Ｂ）〜（Ｅ）に示されるように、
直進状態が検出されてから所定の走行距離Ｌ１だけ走行
するまで待った上で差動制限力を開放した場合には、こ
の強い循環トルクがかなり解消した状態で差動制限力が
開放されることになり、第６図（Ｂ）の破線で示される
ように、開放時のショックは極めて小さくなるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要旨を示すブロック図、第２図は、
本発明が適用される４輪駆動車の動力伝達系統を示すス
ケルトン図、 第３図は、センタデファレンシャル装置の差動を制限す
るための差動制御クラッチのスケルトン図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は、上記実施例装置で採用されて
いる制御手順を示す流れ図、 第５図は、路面の摩擦係数と直進走行の所定距離との関
係を示す線図、 第６図（Ａ）〜（Ｅ）は、差動制限力を低減する際の各
種パラメータの様子を示す線図である。 １０・・・エンジン、 ２０・・・自動変速機、 ３０・・・センタデファレンシャル装置、４０・・・前
輪用デファレンシャル装置、５ｏ・・・トランスファ装
置、 ６０・・・後輪用デファレンシャル装置、７０・・・差
動制御クラッチ、 ８０・・・制御装置、 ９０・・・入力系、 ９２・・・マニュアルシフトポジションセンサ、９３・
・・前輪回転数センサ、 ９４・・・後輪回転数センサ、 ９９・・・差動セレクトスイッチ、 θ・・・スロットル開度、 ■・・・車速、 ΔＮＰＲ・・・前後輪の回転数差、 Ｌ・・・走行距離。 第　２　図 ２０Ｃ１ｌｂｆ島宍・） １１図 ８０（与°１府１りわ 第 図 第４図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前後輪の差動状態を車両走行状態を反映した信号
   により選択可能に構成すると共に、駆動力を前後輪に分
   配するトランスファへの入力トルクが小さいときでも所
   定の差動制限力を加えるように構成した４輪駆動車の前
   後輪差動制御装置において、 前記トランスファへの入力トルクを検出する手段と、 差動制限力が加えられていることによつて車両の走行抵
   抗が大きくなる可能性がある状態か否かを判断する手段
   と、 駆動系の循環トルクを検出する手段と、 前記トランスファへの入力トルクが小さく、前記走行抵
   抗が大きくなる可能性がある状態であると判断され、且
   つ、前記循環トルクが小さいと検出されたときに、前記
   前後輪の差動制限力を零、あるいは零付近にまで低くす
   る手段と、 を備えたことを特徴とする４輪駆動車の前後輪差動制御
   装置。