JPH0386636A - 4輪駆動車の不等トルク配分制御装置 - Google Patents

4輪駆動車の不等トルク配分制御装置

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JPH0386636A
JPH0386636A JP22525289A JP22525289A JPH0386636A JP H0386636 A JPH0386636 A JP H0386636A JP 22525289 A JP22525289 A JP 22525289A JP 22525289 A JP22525289 A JP 22525289A JP H0386636 A JPH0386636 A JP H0386636A
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JP
Japan
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torque
slip
wheel
torque distribution
wheels
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JP22525289A
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English (en)
Inventor
Shiyuku Kageyama
影山 夙
Kazunari Tezuka
一成 手塚
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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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装置に関し、詳しくは、4輪スリッ
プ時のトラクション制御とトルク配分制御との組合わせ
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、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路での回頭感、旋回性能および操縦性はよ
いがスピンが生じ易くなり、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輪に分散す
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配分
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。
〔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、前後輪の回転数差を検出しているため、前後輪が
同時にスリップする4輪スリップは判断することができ
ず、このため4輪スリップに対して最適なトルク配分に
制御できない。ここで4輪スリップ発生時には、車両の
安定性、操縦性が著しく悪化することから、直ちにトラ
クション制御してエンジン出力の低下による防止策が考
えられる。一方、かかる4輪スリップの発生状態からタ
イヤグリップ力が極度に低下して安定性に欠けた走行条
件であることが判断され、このことから前後輪トルク配
分は安定性重視に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、充分後輪偏重の不等トルク配分での後
輪スリップ率によるトルクに分のフィードバック制御に
おいて、4輪スリップ時にトラクション制御とトルク配
分制御とを最適に行うことが可能な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、基や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、後輪のスリップ状態を検
出し、後輪スリップの大きさに応じた差動制限トルクを
設定して、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トルク配分制御手段と、4輪
スリップ時にエンジン出力を低下するトラフシラン制御
手段とを備え、4輪スリップ時は、上記トルク配分制御
手段の差動制限トルクを増大補正するものである。
〔作   用〕
上記構成に基づき、車両走行時にセンターディファレン
シャル装置により充分に後輪偏重の基準トルク配分に分
配され、4輪駆動の性能の他にFR車的な回頭路および
回頭性能も発揮する。また低μ路では、後輪が常に先に
スリップしてそのスリップの大きさに応じた差動制限ト
ルクが前輪に移動し、スリップを防止して安定性を発揮
する。
そして4輪スリップの有無が判断されており、4輪スリ
ップ時には、トラクション[11手段でエンジン出力が
低下されるのに伴い差動制限トルクの増大補正により直
結側トルク配分になって、安定性を最大限発揮するよう
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l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に入力する。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゜車軸8を介して左右の前輪9L、 9Rに連結し
、リヤドライブ軸6は、プロペラ軸10.  リヤディ
ファレンシャル装置11.車軸I2を介して左右の後輪
18L 。
13Hに連結して、伝動構成される。
またトラクシジン制御系として、例えばエンジンlの吸
気系のスロットル弁14が、アクセルペダルから切離さ
れてモータi5に連結しており、スロットル弁14の開
度を電子制御するようになっている。
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6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に回転自作に支持され
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軸5のリダクシ
ョンドリブンギヤ28に噛合って成る。
こうして変速機出力軸4の動力が、第1のサンギヤ21
に入力してビニオン群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26.フロントドライブ軸5等を
介して前輪側と、第2のサンギヤ22からプロペラ軸l
O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FZ20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2I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21
1bが、それぞれ噛合っている。従って、前輪側トルク
TFと後輪側トルクTRは、入力トルク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 TP : 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
動制限装置としての差動制限用の油圧クラッチ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fif20の直後力でドラム27aを
キャリヤ24に、ハブ27bをリヤドライブ$d+8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 WF:WR”=、62:3B のようになっており、直結時には、理想条件下(μ均一
、平坦路、定常走行)でこの重量配分WP:WRに応じ
てトルク配分される。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34 : 66の基
準トルク配分から前輪偏重の62 : 38の重量配分
に及ぶ広い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
油圧制御手段は、符号80が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33.油路84を介して油圧クラッチ
27に連通ずる。また、ライン圧油路32は、パイロッ
ト弁35.オリフィス3Bを有する油路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油路89を介してクラッ
チ制御弁33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「、後輪
角速度ωRを用いて、以下のように表わされる。
Sm (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 「 ・ 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(「◆ωR−r・ωF)/r・ωR−(ωR−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、これにより制御域り
はSt)<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、電子制御のトルク配分制御系において、
トルク配分制御手段は、左右前輪回転数センサ40L、
40Rと、左右後輪回転数センサ41L、41Rとを有
し、左右前輪回転数センサ40L、40Rの回転数信号
は、制御ユニット50の前輪回転数算出手段51に入力
して前輪角速度ωFを算出し、左右後輪回転数センサ4
1L、41Rの回転数信号は、後輪回転数算出手段52
に人力して後輪角速度ωRを算出する。これら前、後輪
角速度ωF、ω「は後輪スリップ率尭出手段53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
ップ率Sは、差動制限トルク設定手段54に入力し、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<Sa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Tcを設定する。
また、左右前輪回転数センサ4OL、40R、左右後輪
回転数センサ41L、411?の回転数信号が人力する
車速算出手段55を有し、例えば4輪のうちの最も回転
数の小さいものにまり車速Vを求める。そしてこの車速
Vと舵角センサ42の舵角φとが差動制限トルク設定手
段54に人力し、旋回a、′?に舵角φと車速Vとによ
り差動制限トルクTcを適正に補正する。この差動制限
トルクTcは制御量設定手段58に入力して、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57を介してデユーティソレノ
イド弁38に出力するようになっている。
一方、トラクション制御系において、トラフシラン制御
手段として、スロットル開度センサ43゜アクセル開度
センサ44を有し、アクセル開度αは目標スロットル開
度設定手段58に入力して目標スロットル開度θ0を求
めるのであり、この目標スロットル開度θ0が補正手段
59を介してモータ制御量設定手段BOに人力する。ま
た、スロットル開度θもモータ制御量算出手段6oに人
力して、通常は目標スロットル開度θ0とスロットル開
度θとの偏差に応じた制御量を算出し、この11御量を
駆動手段61を介してモータ15に出力する。
更に、左右前輪回転数センサ40[、,401? 、左
右後輪回転数センサ41L、411?の回転数信号が人
力する4輪スリップ特定手段62を有し、例えば、少な
くとも前輪の1つと後輪の1つが同時に過大な回転数と
なりスリップ検出される場合に4輪スリップとf1断す
る。この4輪スリップ信号は補正手段59に入力し、目
標スロットル開度θ0を減少補正する。また、4輪スリ
ップ信号は差動制限トルク設定手段54にも人力し、差
動制限トルクTcの特性を第2図(b)の破線のように
増大側に変更して補正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、通常の車両走行時には制御ユニット50でアクセ
ル開度αに応じた目標スロットル開度θ0とスロットル
開度θとの偏差が算出され、偏差が零になるようにモー
タ15が駆動してスロットル弁14を開閉することで、
アクセル踏込みに応じエンジンlから動力が出力する。
このエンジン出力はクラッチ2を介して変速機3に人力
し、変速動力がセンターディファレンシャル装置20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中トルクに
分が、TF : TR−34: 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とに分配して出力される。
一方、このとき左右前輪回転数センサ40L、40R。
左右後輪回転数センサ41L、41Rの回転数信号によ
りvIgmユニット50において前輪角速度ωF、後輪
角速度ωRが算出され、これが後輪スリップ率算出手段
53に入力し、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54でTc−0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、油圧制御系において
デユーティソレノイド弁38による略零のデユーティ圧
がクラッチ制御弁33に人力してドレン側に切換えるこ
とで、油圧クラッチ27はTc −Q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2o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.リダクションドリプンギ
、ヤ2B、フロントドライブ軸5以降の前輪9L、 9
Rに伝達し、66%のトルクが、リヤドライブ軸B以降
の後輪13L 、 IIIRに伝達し、第4図の点P1
のような後輪偏重の4輸駆動走行となる。そしてこのト
ルク配分ではFIlt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W20はフリーの
ため、旋回時には、前後輪の回転数差に応じてピニオン
群23が遊星回転してその回転数差を完全に吸収するの
であり、こうして自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13がス
リップして、算出された後輪スリップ率SがSb<S<
Saの制御域内の後輪スリップ串82となり、後輪13
による安定性が失われるようになると、後輪スリップ率
S2に応じた差動制限トルクTc2が設定されて、油圧
クラッチ27に差動制限トルクTc2が生じる。そこで
、センターディファレンシャル装置20の差動が制限さ
れ、差動制限トルクTc2に応じて後輪13L 、 1
3Rから前輪9L、 9Rに後輪スリップ回避骨のトル
クが移動し、トルク配分は第4図の点P2のようにTF
:TR−TF2:TR2になる。こうして後輪1!IL
 。
13R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、5aSaの場合で極度に不安定になると、油圧ク
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図の点P3のように車両!1I
Ijk配分と等しい前輪I!重になって、走破性、脱出
性等が最大限発揮されるのである。
また、左右前輪回転数センサ40L、40R、左右後輪
回転数センサ41L、41Rの4輪回転数信号により4
輪スリップの有無が4輪スリップ判定手段B2で判断さ
れており、極低μ路において例えば、少なくとも前輪の
1つと後輪の1つが同時にスリップすると、4輪スリッ
プと判定される。すると、トラフシラン制御系の補正手
段59で目標スロットル開度θ0が減少補正され、これ
によりモータ15でスロットル弁14の開度が減じてエ
ンジン出力は低下し、4輪スリップ回避の方向に向うの
であり、この状態が4輪スリップ回避に要する所定時間
保持される。一方、4輪スリップの信号は差動制限トル
ク設定手段54にも入力し、差動制限トルクTCの特性
が増大側に変更されることで、後輪スリップ率Sが同一
でも差動制限トルクTcは増大補正されて、前後輪トル
ク配分は直結側に移行する。
そこで、このような4輪スリップが生じるような極低μ
路では、直結型トルク配分で安定性が確保され、スリッ
プ防止を促すようになる。
ここで第2図(b)の破線の差動制限トルクTcの特性
により、4輪スリップの状態に応じて直結側のトルク配
分に可変に制御される。
以上、本発明の一実施例について述べたが、トラクショ
ン制御として燃料カット、点火時期リタード制御する方
式等にも適用できる。
また差動制限トルクTcの特性は、m2図(b)の−点
鎖線のように定めてもよい。
さらに、不等トルク配分制御として実際の後輪スリップ
率と目標スリップ率との偏差に応じて差動制限トルクを
可変に設定する方式にも適用できる。
〔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輪駆動車の性能の他に、FR車的
な四頭感、旋四性能も発揮し得る。
さらに、後輪偏重のトルク配分によることで常に先にス
リップする後輪のスリップの大きさを算出し、このスリ
ップの大きさ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、安定性と操縦性を共に向上し
得る。
さらにまた、4輪スリップの有無を判断することで、4
輪スリップ時に最適なトルク配分に制御し得る。
また、4輪スリップ時はトラクション$I IIと共に
直結側のトルク配分に制御するので、4輪スリップを車
両の安定性を保ちながら防止することができる。
【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、Fli力の
特性図、(b〉は後輪スリップ率に対する差動制限トル
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。 3・・・変速機、9L、 9R・・・前輪、18L 、
 13R・・・後輪、14・・・スロットル弁、15・
・・モータ、20・・・センターディファレンシャル装
置、27・・・油圧クラッチ、33・・・クラッチ制御
弁、38・・・デユーティソレノイド弁、50・・・制
御ユニット、53・・・後輪スリップ率算出手段、54
・・・差動制限トルク設定手段、59・・・補正手段、
BO・・・モータ制御量算出手段、62・・・4輪スリ
ップ判定手段 特 許 出 願 人 富士重工業株式会社

Claims (2)

    【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、後輪のスリップ状態を検出し、後輪スリ
    ップの大きさに応じた差動制限トルクを設定して、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
    を制御するトルク配分制御手段と、4輪スリップ時にエ
    ンジン出力を低下するトラクション制御手段とを備え、 4輪スリップ時は、上記トルク配分制御手段の差動制限
    トルクを増大補正することを特徴とする4輪駆動車の不
    等トルク配分制御装置。
  2. (2)上記トラクション制御手段は、4輪スリップ判定
    時に少なくともスロットル開度を減少補正する請求項(
    1)記載の4輪駆動車の不等トルク配分制御装置。
JP22525289A 1989-08-31 1989-08-31 4輪駆動車の不等トルク配分制御装置 Pending JPH0386636A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015037615A1 (ja) * 2013-09-12 2015-03-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 駆動力制御装置及び駆動力制御方法

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