JPH07110574B2 - 四輪駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は車両の四輪駆動トランスファにおける駆動力
の伝達状態を、クラッチ等の摩擦係合手段を油圧によっ
て制御することにより変える四輪駆動制御装置に関する
ものである。

従来の技術 周知のように四輪駆動の形式は、大別してパートタイム
四輪駆動とフルタイム四輪駆動とに分けることができ、
その例を第８図および第９図に示す。第８図はパートタ
イム四輪駆動の例であって、エンジン１の出力は変速機
２を介してトランスファ３に伝達され、そのトランスフ
ァ３は、変速機２に接続された第１出力軸（例えば後輪
出力軸）４と選択的に駆動される第２出力軸（例えば前
輪出力軸）５とを有しており、クラッチC4を係合させる
ことにより第１出力軸４とドライブスプロケット６とを
一体化し、その回転をドリブンスプロケット７およびチ
ェーン８によって第２出力軸５に伝達するよう構成され
ている。したがってクラッチC4を係合させることにより
四輪駆動となり、反対にクラッチC4を解放することによ
り二輪駆動となる。

また第９図はフルタイム四輪駆動の例であって、そのト
ランスファ９は、センターデファレンシャル10の２つの
出力要素に第１出力軸４と第２出力軸５とをそれぞれ接
続する一方、センターデファレンシャル10の入力要素に
一体化したドリブンギヤ11を、変速機２の出力軸に取付
けたドライブギヤ12に噛合させ、さらにセンターデファ
レンシャル10の入力要素とその一方の出力要素との間に
差動制限用のクラッチC4を設けた構成である。

ところで第８図に示すパートタイム四輪駆動装置では、
前述したように、クラッチC4の係合および解放によって
二輪駆動と四輪駆動とに切換えることができるが、クラ
ッチC4は所謂半クラッチのようなスリップを生じさせた
係合状態であっても幾分かのトルクを伝達することがで
きるのであり、したがって前記クラッチC4をスリップ制
御すれば、前輪と後輪とに対するトルクの分配率を適宜
に設定することができる。このような状況は第９図に示
すフルタイム四輪駆動装置であっても同様であって、ク
ラッチC4を解放してあれば、前後輪に対するトルクの分
配率は予め設定した値になるが、クラッチC4をスリップ
制御してセンターデファレンシャル10の差動作用をある
程度制限すれば、トルク分配率を適宜に設定することが
できる。

このようなクラッチC4の所謂スリップ制御は、タイトコ
ーナブレーキング現象を防ぎ、また悪路や路面状況に応
じた安定走行を行なうために必要であって、その装置が
例えば特開昭57-15019号によって提案されている。この
提案に係る装置は、二輪駆動と四輪駆動との切換えを行
なう電磁クラッチを備え、旋回の際には操舵角が大きい
ほどクラッチ電流を小さくしてクラッチの滑りを増すよ
う構成したものである。

発明が解決しようとする問題点 しかるにコーナの半径が小さい場合や高速でコーナに進
入した場合には、前後輪のトルク分配を行なうクラッチ
の制御を迅速に行なうことが望まれるが、前記の提案に
係る装置では、操舵角の大きさによってスリップ制御を
行なうものであるから、制御系の応答遅れが生じる場合
があり、例えばコーナを走行中にクラッチが切れて車両
の急激な挙動変化を生じ、走行安定性が損われるおそれ
があった。

このような問題を解消するために、制御系の応答が最も
速くなるよう予め設定しておくことが考えられるが、制
御系の応答が極端に速いと、通常の運転でゆるいカーブ
を走行するなどのようにハンドル操作がゆっくりの場合
にも、即座にスリップ量が変化するために、駆動系に発
生しているトルクの変化が急激となり、車両振動が発生
する。すなわちスリップ量が変化することによってトル
ク伝達量を変化させているため、例えば第８図の場合、
前輪出力軸５のトルクが急激に変化してしまい、ショッ
クの発生を伴うなどの不都合が生じる。

この発明は上記の事情のもとになされたもので、操舵の
状況に応じて前後輪へのトルク配分を適正化して走行安
定性を確保することのできる四輪駆動制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、係合力を流
体圧によって調整することにより前後輪に対するトルク
分配率を変える摩擦係合手段を含む四輪駆動トランスフ
ァにおいて、操舵角を検出する操舵角検出手段と、その
操舵角検出手段の出力信号に基づいて操舵角速度を求め
る操舵角速度演算手段と、操舵角速度に応じて前記摩擦
係合手段の制御ゲインを調節する制御ゲイン変更手段と
を備えていることを特徴とするものである。

作用 この発明の四輪駆動制御装置においては、摩擦係合手段
の係合力を流体圧によって調整することによりそのスリ
ップ量が変わり、前後輪に対するトルク分配率が調整さ
れる。そして走行中に操舵角を変えると、操舵角検出手
段がその角度を検出し、かつその操舵角検出手段からの
出力信号に基づいて操舵角速度演算手段が時間当りの操
舵角の変化量すなわち操舵角速度を演算する。こうして
得られた操舵角速度に応じて摩擦係合手段の制御ゲイン
を制御ゲイン変更手段が調節する。例えば操舵角速度が
速い場合に流体圧を高くして制御ゲインを大きくし、そ
の結果、摩擦係合手段のスリップ両が目標スリップ量に
迅速に変わり、車両の挙動が安定する。

実施例 つぎにこの発明の実施例を添付の図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図はこの発明を前記クラッチC4をスリ
ップ制御する場合に適用した例を示す略解図であって、
油溜め20からオイルポンプ21によって汲み上げて発生さ
せた油圧を、レギュレータバルブ23によってライン油圧
に調圧し、そのライン油圧をオリフィス24を経た後にデ
ューティ制御可能な電磁弁25によって更に圧力調整して
クラッチC4に供給するよう構成されている。ここで電磁
弁25は、ソレノイド26で発生させる電磁力によって弁体
27を前進させてポート28を閉じ、その結果、クラッチC4
に所定の油圧を与え、またソレノイド26を消磁させて弁
体27をリターンスプリング29により復帰させてポート28
を開き、その結果、クラッチC4をドレインに連通させて
排圧するよう構成されている。さらに電磁弁25はマイク
ロコンピュータ30に接続され、デューティ率を調整して
デューティ率に応じた油圧をクラッチC4に与えるように
なっている。そしてマイクロコンピュータ30には、電磁
弁25を制御するデータとして、前輪回転数や後輪回転数
あるいはスロットル開度、C4クラッチ油圧、ブレーキの
状態、油温の各信号とともに、ポテンショメータなどの
操舵角センサ31からの操舵角信号が入力されている。

クラッチC4は第２図に示すように、ピストン32を主体と
する油圧サーボ33によってディスク34とプレート35とを
係合もしくは解放させ、あるいはスリップ状態での係合
を行なわせて入力部材36から出力部材37へのトルク伝達
およびその遮断を行なうよう構成されている。すなわち
クラッチC4は、油圧サーボ33に供給する油圧によってス
リップ量およびそれに伴うトルク伝達量を変えることが
でき、その供給油圧を変えるために、クラッチ制御手段
38および操舵角速度演算手段39ならびに制御ゲイン変更
手段40、スリップ量設定手段41が設けられている。これ
らの手段38,…41は、電磁弁25およびマイクロコンピュ
ータ30の一部によって構成されるものであって、クラッ
チ制御手段38は、入力信号に基づいて電磁弁25をオン・
オフ制御し、もしくはデューティ率を制御することによ
り、油圧サーボ33に供給する油圧を調整するよう構成さ
れている。また操舵角速度演算手段39は前記操舵角セン
サ31の出力を信号処理して制御ゲイン変更手段40に信号
を出力するよう構成され、さらに制御ゲイン変更手段40
は操舵角速度に応じた制御ゲインに設定するよう構成さ
れている。またさらにスリップ量設定手段41を予め定め
たスリップ量あるいはスロットル開度や前後輪の回転数
の差によって決まるスリップ量をクラッチ制御手段38に
入力し、そのスリツプ量が生じる油圧に制御するように
なっている。

つぎに上記の装置の作用について説明すると、第３図は
その制御フローチャートであって、先ずマイクロコンピ
ュータ30が各種信号を読み込み（ステップ100）、つい
で要求される前後輪のトルク分配率を得るべくその入力
信号に応じたスリップ量（目標スリップ量）S_Oが決定さ
れる（ステップ101）。このスリップ量S_Oの設定および
クラッチ制御手段38に対する入力が前記スリップ量設定
手段41によって行なわれる一方、操舵角センサ31および
操舵角速度演算手段39によって得られた操舵角速度に基
づいて、制御ゲイン変更手段40が制御ゲインを調整す
る。具体的には操舵角速度ω_Ｈの関数として表わされる
定数ｋ（＝ｆ（ω_Ｈ））を求める（ステップ102）。こ
こで操舵角速度ω_Ｈと定数ｋとの関係の一例を示せば、
第４図の通りであって、操舵角速度ω_Ｈが高いほど定数
ｋの値が大きくなり、その増大傾向は操舵角速度ω_Ｈの
一定範囲で顕著となる。制御ゲインの変更要素は直接的
にはこの定数ｋであって、上記のようにして求められた
定数ｋおよび目標スリップ量S_Oにより、電磁弁25のデュ
ーティ率Ｈが計算される（ステップ103）。これは Ｈ＝Ｈ−（Ｓ−S_O）ｋ なる式で求められる。なお、Ｓは現在のスリップ量であ
る。そしてそのデューティ率Ｈに応じて電磁弁25が制御
される（ステップ104）。ここでデューティ率Ｈと電磁
弁25からクラッチC4に送られるクラッチ油圧との関係は
第５図に示すように比例関係にあり、デューティ率Ｈの
増大と共にクラッチ油圧が高くなる。

なおここで操舵角速度の演算方法について説明すると、
前記操舵角速度演算手段39では第６図に示すように、操
舵角センサ31の発する信号をトリガが検出し（ステップ
110）、トリガがONとなった場合、すなわちハンドルが
予め定めた角度まで回転された場合にタイマ値Ｔを読み
込む（ステップ111）。このタイマ値Ｔは前回ハンドル
が操舵された時点からの値であり、したがって操舵角速
度ω_Ｈは、ω_Ｈ＝1/Tで求められる（ステップ112）。つ
いでタイマ値Ｔをクリヤし（ステップ113）、次の演算
にそなえる。

すなわち上記の装置によれば、クラッチ油圧をスリップ
量の現在値と目標値との偏差のみならず、操舵角速度を
もデータとして制御し、操舵角速度に適するよう制御ゲ
インを変えるから、スリップ制御用サーボ系の応答遅れ
を解消するなど、車両の挙動を安定させることができ
る。具体的には、例えば第７図に示すように操舵角速度
ω_Ｈの速い場合には、車両の振動よりも走行安定性を重
視する必要があるために、ゲインに相当する前記定数ｋ
が高く設定されてスリップ量が即座に目標値になり、ま
た操舵角速度ω_Ｈが遅い場合には、定数ｋが小さく設定
されてクラッチC4のスリップ量が徐々に目標値に移行す
る。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の装置によれ
ば、操舵角を検出する手段およびその出力信号に基づい
て操舵角速度を演算する手段とその出力信号に基づいて
制御ゲインを変更する手段とを備えているので、急激な
コーナリングの時には前後輪のトルク分配率が必要分配
率に迅速に変化し、また反対にゆっくりとしたコーナリ
ングの時にはトルク分配率がゆっくりと変化し、したが
ってトルク分配率が車両の走行状態に正確に適合するの
で車両の急激な挙動変化を防止し、走行安定性を高くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の四輪駆動制御装置の一実施例を示す
略解図、第２図はそのクラッチを模式的に示す略解図、
第３図は制御フローチャート、第４図は操舵角速度ω_Ｈ
と定数ｋとの関係を示す線図、第５図はデューティ率と
クラッチ油圧との関係を示す線図、第６図は操舵角速度
を算出するための方法を説明するフローチャート、第７
図は操舵角速度が速い場合と遅い場合とのスリップ量の
経時的変化を示す線図、第８図はパートタイム四輪駆動
装置の模式図、第９図はフルタイム四輪駆動装置の模式
図である。 31……操舵角センサ、33……油圧サーボ、39……操舵角
速度演算手段、40……制御ゲイン変更手段、41……スリ
ップ量設定手段、C4……クラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】係合力を流体圧によって調整することによ
   り前後輪に対するトルク分配率を変える摩擦係合手段を
   含む四輪駆動トランスファにおいて、 操舵角を検出する操舵角検出手段と、その操舵角検出手
   段の出力信号に基づいて操舵角速度を求める操舵角速度
   演算手段と、操舵角速度に応じて前記摩擦係合手段の制
   御ゲインを調節する制御ゲイン変更手段とを備えている
   ことを特徴とする四輪駆動制御装置。