JPH0386627A - ４輪駆動車の不等トルク配分制御装置 - 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、センターディファレンシャル装置付でトルク
スプリット制御される４輪駆動車において、前後輪のト
ルク配分を走行条件に応じてアクティブに不等配分する
不等トルク配分制御に関し、詳しくは、所定の走行条件
でのトルク配分固定制御に関する。

〔従来の技術〕

一般にフルタイム式の４輪駆動車として、センターディ
ファレンシャル装置を備え、このセンターディファレン
シャル装置に差動制限用油圧クラッチを付設し、この差
動制限トルクを電子制御して前後輪のトルク配分を可変
にすることで、４輪駆動車の直進安定性、加速性の他に
、更に動力運転性能の向上を図ることが提案されている
。ここで、トルク配分を可変に制御するためには、セン
ターディファレンシャル装置において予め前後輪の基準
トルクを不等配分にする必要があり、この場合に前輪重
視と後輪重視との２つの方式が考えられる。従って、前
輪重視ではフロントエンジン・フロントドライブ（Ｆ　
Ｆ）傾向になり、直進安定性はよいがドリフトアウト傾
向となり、極限状態における旋回性能は必ずしもよくな
い。逆に後輪重視ではフロントエンジン◆リヤドライブ
（ＦＲ）傾向になって、高μ路での回頭路、旋回性能お
よび操縦性はよいがスピンが生じ易く、特に低μ路では
直進安定性に欠ける。一方、４輪駆動車においての最大
の不都合は４輪の同時スリップであり、この場合は操縦
不能になることから常に回避する必要がある。この４輪
の同時スリップ防止に関し、後輪重視のトルク配分にセ
ツティングし、むしろ常に後輪を先にスリップさせて４
輪スリップを防ぎ、安全性を確保することが望まれる。

また、４輪駆動車の直進安定性は駆動力が４輪配分散す
るため、４つの各車輪では駆動力が少ない分だけ横力に
余裕が生じ、これに伴い安定性が向上するのである。従
って、上述の後輪重視のトルク配分で安定性を確保する
には、後輪の横力を高く保持する必要がある。

ところで、駆動力と横力は車輪のグリップ力の範囲で相
反する要素であり、これは路面、タイヤの摩擦係数に伴
うスリップ率により大きく変化する。特に、所定のスリ
ップ率（１０〜２０％）以上の領域では、駆動力と共に
横力が著しく低下して安定性を損うため、後輪のスリッ
プ率がこの所定のスリップ率を越えないように制御する
。また、所定のスリップ率以下では、横力の低下に応じ
て前輪側にトルク配分制御すれば、後輪スリップを防止
して駆動力が確保されるのであり、こうして後輪側スリ
ップ率に基づいてトルク配分制御することが望まれる。

そこで従来、上記４輪駆動車のトルク配分制御に関して
は、例えば特開昭６２−５５２２８号公報、特開昭６２
−２６１５３９号公報、特開昭６３−８０２６号公報の
先行技術がある。ここで、センターディファレンシャル
装置にシンプルプラネタリギヤを用いて基準トルク品分
を不等配分化する。また、前後輪の回転数差、またはそ
れを車速と舵角とで補正した所定値との関係で差動制限
装置のトルク容量を制御することが示されている。

一方、かかるトルク配分制御は、すべての走行状態で一
律に行うのは必ずしも有利でなく、所定の条件ではむし
ろ一定値に固定配分することが望まれる。

そこで、このトルク配分固定制御に関しては、例えば特
開昭６２−２８３０２１号公報で、予め差動制限等のト
ルクを付与して応答性を向上することが示されている。

また、特開昭６３−５７３３４号公報では、減速時の減
速度との関係で差動制限トルクを所定の値に維持し、ア
ンチロックブレーキ（ＡＢＳ）作動時は所定の低いトル
クに維持することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、シングルプ
ラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置であ
るため、トルク配分比がサンギヤとリングギヤとの径の
比により決定され、この形状に限界があることから、充
分後輪に片寄った不等トルク配分に定めることは難しい
。このため、トルク配分制御域も狭い。

また、基本的には前後輪の回転数差によりトルク配分を
制御する方法であるから、センターディファレンシャル
装置のディファレンシャルロック的制御になる。従って
、路面に対する車輪のスリップ状態は判断されず、スリ
ップ状態に対応して安定性、操縦性を適正化するような
アクティブなトルク配分制御ができない。更に、低摩擦
路（低μ路）において前後輪スリップ状態で走行するよ
うな場合で、回転数差が小さい条件では制御できない等
の問題がある。

一方、トルク配分固定制御の先行技術にあっては、減速
等の一部のものに限定されている。従って、加速、転舵
等も含む広範囲で固定制御に適した条件を特定し、各条
件で適切に固定制御することが望まれる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、充分に後輪Ｗ重のトルク配分の後輪ス
リップ率によりスリップ状態に応じてトルク配分制御し
て適切に走破性、安定性等を発揮し、更に各種条件では
最適に固定制御することが可能な４輪駆動車の不等トル
ク配分制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の４輪駆動車の不等ト
ルク配分制御装置は、基準トルク配分を後輪偏重の不等
トルク配分に定めるセンターディファレンシャル装置を
備え、上記センターディファレンシャル装置に対し、後
輪から前輪にトルク移動してトルク配分＠御する差動制
限装置をバイパスして設けるセンターディファレンシャ
ル装置付４輪駆動車において、後輪のスリップ率を算出
する後輪スリップ率算出手段と、後輪スリップ率の増大
に応じて大きくなる差動制限トルクを設定する差動制限
トルク設定手段と、トルク配分を固定する各種走行条件
判定手段と、各走行条件毎に差動制限トルクを設定値に
補正する補正手段と、差動制限トルクに応じた電気信号
で上記差動制限装置の油圧を制御する油圧制御系とを備
えたものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、車両走行時には、動力はセンターデ
ィファレンシャル装置により後輪偏重のトルク配分配分
配される。そして後輪スリップ率が算出され、高摩擦路
（高μ路）でそのスリップ率が小さい場合はセンターデ
ィファレンシャル装置がフリーで、その基準トルク配分
で前後輪に動力伝達し、ＦＲ車的特性も発揮される。ま
た、低μ路では常に先に後輪がスリップして、差動制限
装置の伝達トルクが算出された後輪スリップ率に応じて
設定されることで、スリップを回避する分のトルクが前
輪に移動したトルク配分になり、こうして後輪スリップ
にイｆう不安定性が防止される。

更に、加減速、転舵の広範囲での各種走行条件が判断さ
れて差動制限トルクを設定値に補正することで、各条件
に適したトルク配分に同定されて特有の性能を発揮する
ようになる。

〔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、センターディファレンシャル付４輪駆
動車の駆動系の概要について述べると、符号１はエンジ
ン、２はクラッチ、３は変速機であり、変速機出力軸４
がセンターディファレンシャル装置２０に人力する。セ
ンターディファレンシャル装置２０から前方にフロント
ドライブ軸５が、後方にリヤドライブ軸６が出力し、フ
ロントドライブ軸５は、フロントディファレンシャル装
置７、車？ｔｈ８を介して左右の前輪９に連結し、リヤ
ドライブ軸６は、プロペラ軸ｌＯ，リヤディファレンシ
ャル装ａｌｌｌ、車軸１２を介して左右の後輪１３に連
結して、伝動構成される。

センターディファレンシャル装置２０は、複合プラネタ
リギヤ式であり、出力軸４に連結する第１のサンギヤ２
１と、リヤドライブ軸Ｂに連結する第２のサンギヤ２２
とを有し、同軸的に連結したビニオン群２３の第１．第
２のピニオンギヤ２３ａ　、　２３ｂが、第１．第２の
サンギヤ２１．２２に噛合う。そしてビニオン群２３を
軸支するキャリヤ２４が出力軸４に回転自在に支持され
たりダクションドライブギャ２５に結合し、リダクショ
ンドライブギヤ２５がフロントドライブ中−５のりダク
ションドリプンギャ２６に噛合って成る。

こうして変速機出力？ｄ１４の動力が、第１のサンギヤ
２１に人力してビニオン群２３を遊星回転させ、これに
伴いキャリヤ２４からリダクションドライブギヤ２５．
リダクションドリブンギヤ２Ｂ、フロントドライブ紬５
等を介して前輪側と、第２のサンギヤ２２からプロペラ
袖ｌＯ等を介して後輪側に、所定の基準トルク配分で分
割して伝達する。また旋回時の前後輪の回転数差を、ビ
ニオン群２３の遊星回転により吸収するようになってい
る。

ここで、センターディファレンシャル装置１１２０によ
るトルク配分について詳記すると、複合プラネタリギヤ
式であり、第１のサンギヤ２１と第１のピニオンギヤ２
３ａが、第２のサンギヤ２２と第２のピニオンギヤ２３
ｂが、それぞれ噛合っている。従って、前輪側トルクＴ
Ｆと後輪側トルクＴＲは、人力トルクＴＩに対しこれら
４つのギヤの噛合いピッチ円半径で自由に設定されるこ
とになり、このため基準トルク配分を、例えば ＴＦ　　：　　ＴＲ４３４：　　６６ のように充分に後輪偏重に設定することが可能になる。

また、上記センターディファレンシャル装置２０には差
動制限用油圧クラッチ２７が付設され、この油圧クラッ
チ２７は、例えばセンターディファレンシャル装置２０
の直後方でドラム２７ａをキャリヤ２４に、ハブ２７ｂ
をリヤドライブ袖６に結合して同軸上に配置される。そ
して油圧クラッチ２７に差動制限トルクＴｃが生じると
、差動制限トルクＴｃに応じて後輪側から前輪側にバイ
パスしてトルク移動し、前後輪トルク配分を、上述の後
輪偏重から直結のディファレンシャルロック状態にまで
可変に制御する。

ここで、フロントエンジンの搭載により車両の静的重量
配分は、例えば ＷＰ　：ＷＲ”＝６２　：　３８ のようになっており、直結時には、この重量配分ＷＰ：
ＷＲに最も近い５０　：　５０にトルク配分される。従
って、差動制限トルクＴｃにより前後輪トルク配分は、
後輪偏重の基準トルク配分から直結時のトルク配分の範
囲で制御されることになる。

次いで、油圧クラッチ２７の油圧制御系について述べる
。

符号３０はオイルポンプであり、変速機３が自動変速機
の場合はその自動変速用のものであり、レギュレータ弁
３１で調圧されたライン圧油路３２が、クラッチ制御弁
３８．油路３４を介して油圧クラッチ２７に連通する。

また、ライン圧油路３２は、パイロット弁３５．オリフ
ィス３Ｂを有する簡略３７によりデユーティソレノイド
弁３８に連通し、デユーティソレノイド弁３８によるデ
ユーティ圧が簡略３９を介してクラッチ制御弁３８の制
御側に作用するようになっている。こうして、デユーテ
ィソレノイド弁３８のデユーティ圧によりクラッチ制御
弁３３を動作することで、油圧クラッチ２７のクラッチ
圧と共に差動制限トルクＴｃが可変に制御される。

更に、電子制御系について述べるが、先ず基本的制御方
法について述べる。

本発明の制御方法は、後輪偏重で常に先にスリップする
後輪のスリップ率に基づいてトルク配分をフィードバッ
ク制御するものであり、スリップ率Ｓに対する駆動力Ｔ
と横力Ｆとの関係は、第２図（ａ）に示すようになって
いる。即ち、ノンスリップ（Ｓ−０）の状態で最大の横
力Ｆは、スリップ率Ｓの増大に応じて徐々に低下し、ま
た駆動力Ｔは、Ｓ−０の零から増大して所定のスリップ
率５ａ（１０〜２０％）以降は低下する特性である。

従って、Ｓ≦Ｓａの範囲に制御すれば、横力Ｆは高い状
態を保って後輪による安定性を確保し得ることがわかる
。

またスリップ率Ｓは、対地車速Ｖ、タイヤ半径ｒ、後輪
角速度ωＲを用いて、以下のように表わされる。

Ｓ−（ｒ　・ωＲ−Ｖ）／ｒ　・ωＲ ここで、約３＝７の不等トルク配分で後輪スリップ率Ｓ
がＳ＜Ｓａの路線型領域内で制御される場合は、前輪の
スリップ率Ｓは常に小さくて車速と近似的に同一とする
ことができる。即ち、前輪角速度ωＦ、タイヤ半径ｒと
すると、 Ｖξ　ｒ　・　ωＦ になる。従って、上述のスリップ率Ｓは以下のように表
わせる。

Ｓｍ　（ｒ　＊ωＲ−ｒ　ａωＦ）／ｒ　・ωＲ−（ω
Ｒ−ωＦ）／ωＲ 更に、旋回時のセンターディファレンシャル機能を害し
ないため、フル転舵の前後輪回転数差により生ずるみか
けのスリップ率を含む所定のスリップ率ｓｂ（例えば３
％）以下が不感帯として設定され、これにより＄ｉＩＪ
？１ａ域りはＳｂ＜Ｓ＜Ｓａになる。そこで、この制御
域りにおいてスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓ
に対し差動制限トルクＴｃを増大関数的に制御すれば、
後輪偏重から前輪側にトルク移動して後輪横力Ｆを常に
高く保ち得ることになる。

このことから、電子制御系において前輪回転数センサ４
０．後輪回転数センサ４１を有し、前輪回転数センサ４
０の前輪角速度ωＦ、後輪回転数センサ４１の後輪角速
度ωＲが１Ｍ１ｔｌユニツト５０の後輪スリップ率算出
手段５１に入力し、上述の式によりスリップ率Ｓを算出
する。このスリップ４（Ｓは、差動制限トルク設定手段
５２に人力し、差動制限トルクＴｃを定める。ここで差
動制限トルクＴｃは、スリップ率Ｓに対しＳｂ＜Ｓ＜Ｓ
ａの制御域で第２図（ｂ）に示すように、増大関数で設
定されており、このマツプを検索して差動制限トルクＴ
ｃを設定する。この差動制限トルクＴｃは制御量設定手
段５３に人力して、差動制限トルクＴｃに応じたデユー
ティ比りに変換され、このデユーティ信号が駆動手段５
４を介してデユーティソレノイド弁３ＢにＩＨ力するよ
うになっている。

また、トルク配分固定制御系について述べると、スロッ
トル開度センサ４２．舵角センサ４３．ブレーキスイッ
チ４４．アイドルスイッチ４５を有し、制御ユニット５
０において前輪角速度ωＦ、後輪角速度ωＲが入力して
両者の平均により車速Ｖを算出する車速算出手段５５を
有し、これらのセンサおよびスイッチ信号と車速Ｖとは
固定条件判定手段５６に人力する。固定条件判定手段５
Ｂは、急加速判定手段５６ａ　、定常高速走行判定手段
５６ｂ、低速大転舵判定手段５６Ｃ，ブレーキ作動判定
手段５６ｄ、減速判定手段５８ｅを有し、スロットル開
度θ、舵角ψ。

各スイッチ信号、車速Ｖの関係により、いずれの条件か
判断する。また、ＡＢＳ作動信号で判断されるＡＢＳ作
動判定手段５６「も有する。そしてこれらの各条件の判
定信号は、差動制限トルク設定手段５ｚの出力側の補正
手段５７に人力して、各条件毎に最適なトルク配分に補
正して保持するようになっている。

次いで、かかる構成の不等トルク配分制御装置の作用を
、第３図のフローチャートと第４図の特性図を用いて述
べる。

先ず、車両走行時にエンジンｌの動力がクラッチ２を介
して変速ａ１３に人力し、変速動力がセンターディファ
レンシャル装置！ｆ２０の第１のサンギヤ２１に入力す
る。ここで、センターディファレンシャル装置２０の各
歯車諸元により基準トルク配分が、ＴＦ　：　ＴＲ−３
４：　６６に設定されていることで、変速動力がこのト
ルク配分でキャリヤ２４と第２のサンギヤ２２と配分配
して出力される。

一方、このとき前輪回転数センサ４０．後輪回転数セン
サ４１で前輪角速度ωＦ、後輪角速度ωＲが検出され、
これが制御ユニット５０の後輪スリップ率算出手段５１
に人力し、車速に近似的な前輪角速度ωＦを用いて後輪
スリップ率Ｓが算出される。

そこで、高μ路の走行条件でＳ≦ｓｂのほとんどスリッ
プしない場合は、差動制限トルク設定手段５２でＴｃ−
ｍＱに設定され、これに応じたデユーティ比りの大きい
信号がデユーティソレノイド弁３８に入力する。このた
め、抽圧制御系においてデユーティソレノイド弁３８に
よる略零のデユーティ圧がクラッチ［１弁３３に入力し
てドレン側に切換えることで、油圧クラッチ２７はＴｃ
　−ｏの解放状態になる。

そこで、センターディファレンシャル装置２０のトルク
配分に基づき、３４％のトルクが、キャリヤ２４からリ
ダクションドライブギヤ２５．リダクシヨンドリブンギ
ヤ２６．フロントドライブ軸５以降の前輪９に伝達し、
６６％のトルクが、リヤドライブ軸Ｂ以降の後輪１３に
伝達し、第４図に示されるように、点Ｐ１のようｔｌ後
輪偏重の４輪駆動走行となる。そしてこのトルク配分で
はＦＲ車的になって、回頭感が良好に発揮される。

また、センターディファレンシャル装置２０はフリーの
ため、旋回時には、前後輪の同転数差に応じてビニオン
群２３がＪ１！１回転してその同転数差を完全に吸収す
るのであり、こうしてｎ由に旋回することが可能になる
。

次いで、低μ路の走行条件では、常に先に後輪Ｉ３がス
リップして、算出された後輪スリップ率ＳがＳｌ）＜Ｓ
＜Ｓａの制御域内の８２で後輪１３による安定性が失わ
れるようになると、Ｓ２に応じた差動制限トルクＴｃ２
が設定されて、抽圧クラッチ２７に差動制限トルクＴｅ
２が生じる。そこで、センターディファレンシャル装置
２０の差動は、制限された差動制限トルクＴｃ２に応じ
て後輪■３から前輪９に後輪スリップ回遊性のトルクが
移動し、トルク配分は第４図に示されるように、点Ｐ２
のようにＴＰ　：ＴＲ−ＴＰ２　：ＴＲ２になる。こう
して後輪Ｉ３は、必要最小限のトルクが減じてスリップ
を回避し、横力の増大で安定性も増すようになり、全体
的駆動力は一定に保持される。

一方、Ｓ≧Ｓａの場合で極度に不安定になると、抽圧ク
ラッチ２７の差動制限トルクＴｃは最大になる。このた
め、センターディファレンシャル装置２０はディファレ
ンシャルロックされて直結式４輪駆動走行になり、この
場合のトルク配分は第４図に示されるように、点Ｐ３の
ように５０　：　５０になって、走破性、脱出性等が最
大限発揮されるのである。

ところで上述の４輪駆動走行時に、固定条件判定手段５
Ｂでスロットル開度θ、舵角φ、車速Ｖ。

各スイッチ信号により走行条件が判断されており、低速
かつスロットル開度大で急加速判定手段５８ａにより急
加速と判断されると、補正手段５７で差動制限トルクＴ
ｃが、最大トルク移動量こ補正される。

そこで、センターディファレンシャル装置２０をディフ
ァレンシャルロックした直結式４輪駆動走行になり、加
速性能が最も発揮される。また、定常高速走行または低
速大転舵と判断されると、Ｔｃ−〇に補正されてセンタ
ーディファレンシャル装置２０をフリーにした後輪偏重
のトルク配分に固定されて、操舵の応答性が向上され、
またはタイトコーナブレーキング現象が回避される。

更に、ブレーキスイッチ４４の信号でブレーキ作動が判
断されると、差動制限トルクＴｃが設定値Ｔｃ２に補正
され、ブレーキの効きがよくてスキッド等が生じ難いト
ルク配分に固定される。アイドルスイッチ４５の信号で
減速が判断されると、差動制限トルクＴｃが他の設定値
Ｔｃ３に補正され、４輪に等しくエンジンブレーキが効
くようなトルク配分に固定される。ＡＢＳ作動時には低
い設定値Ｔｃ１に補正され、ＡＢＳ制御を最も効果的に
行い得るトルク配分に固定されるのである。

以上、本発明の実施例について述べたが、これに限定さ
れない。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、センターディ
ファレンシャル装置付で充分な後輪偏重の不等トルク配
分制御であるから、４輪駆動車の安定した操縦安定性の
他に、ＦＲ車的な回頭路、旋回性能も発揮し得る。

さらに、後輪偏重のトルク配分であることで常に先にス
リップする後輪のスリップ率を算出し、このスリップ率
に応じ差動制限トルクを設定してトルク配分制御するの
で、常にトルク移動量はスリップ回避に必要最小限のも
のになって、安定性と上述の操縦性を共に向上し得る。

さらにまた、トルク配分固定制御系として急加速、定常
高速、低速大転舵、ブレーキ作動、減速。

ＡＢＳ作動の各条件が判断され、これらの場合に適した
トルク配分に固定されるので、各条件毎に最適に各性能
を発揮し得る。

また、加減速、転舵の汰範囲にトルク配分固定条件が設
定されるので、効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪駆動車の不等トルク配分制御装置
の実施例を示す構成図、 第２図（ａ）はスリップ率に対する駆動力、横力の特性
図、（ｂ）は差動制限トルクの特性図、第３図は不等ト
ルク配分制御の作用のフローチャート図、 第４図は不等トルク配分制御状態を示す特性図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準トルク配分を後輪偏重の不等トルク配分に定
   めるセンターディファレンシャル装置を備え、上記セン
   ターディファレンシャル装置に対し、後輪から前輪にト
   ルク移動してトルク配分制御する差動制限装置をバイパ
   スして設けるセンターディファレンシャル装置付４輪駆
   動車において、後輪のスリップ率を算出する後輪スリッ
   プ率算出手段と、後輪スリップ率の増大に応じて大きく
   なる差動制限トルクを設定する差動制限トルク設定手段
   と、トルク配分を固定する各種走行条件判定手段と、各
   走行条件毎に差動制限トルクを設定値に補正する補正手
   段と、差動制限トルクに応じた電気信号で上記差動制限
   装置の油圧を制御する油圧制御系とを備えたことを特徴
   とする４輪駆動車の不等トルク配分制御装置。
2. （２）上記各種走行条件判定手段は急加速を判断するも
   ので、急加速時には補正手段で差動制限トルクを最大と
   する請求項（１）記載の４輪駆動車の不等トルク配分制
   御装置。
3. （３）上記各種走行条件判定手段は定常高速走行を判断
   するもので、定常高速走行時には補正手段で差動制限ト
   ルクを零とする請求項（１）記載の４輪駆動車の不等ト
   ルク配分制御装置。
4. （４）上記各種走行条件判定手段は低速大転舵を判断す
   るもので、低速大転舵時には補正手段で差動制限トルク
   を零とする請求項（１）記載の４輪駆動車の不等トルク
   配分制御装置。
5. （５）上記各種走行条件判定手段はブレーキ作動を判断
   するもので、ブレーキ作動時には補正手段で差動制限ト
   ルクを所定値にする請求項（１）記載の４輪駆動車の不
   等トルク配分制御装置。
6. （６）上記各種走行条件判定手段は減速状態を判断する
   もので、減速時には補正手段で差動制限トルクを所定値
   にする請求項（１）記載の４輪駆動車の不等トルク配分
   制御装置。