JPH07164905A

JPH07164905A - 四輪駆動車の駆動力配分制御装置

Info

Publication number: JPH07164905A
Application number: JP34258293A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Maehara; 克己前原
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】システムを小型化し、しかもまた、制御を簡素
化できるようにする。【構成】モータ２００を電気的に制御し、そのモータ２
００の回転を、液圧発生シリンダ装置３００でプランジ
ャ３７０のストロークに変換する。それによって、液圧
室３７６内に液圧を発生し、その液圧を作動シリンダ４
０に供給する。作動シリンダ４０は、可変トルククラッ
チ装置３０のクラッチの接合度合いを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、四輪駆動車におい
て、エンジンから前後輪に伝達される駆動力配分を変化
させるための駆動力配分制御技術に関し、特に、そこに
用いる液圧供給ユニットを小型化する上で有効な技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】この種の駆動力配分制
御装置は、車両の操縦の安定性を向上するためのもので
あり、エンジンから伝達される駆動力を、たとえば、車
両の走行状態に応じて、完全な後輪駆動状態から前後輪
５０：５０の駆動状態まで変化させる。その技術自体
は、たとえば、特公平４−２４２５３号、あるいは特開
平４−３９７３３５号の公報にあるように、従来から良
く知られている。

【０００３】こうした駆動力配分制御装置では、エンジ
ンからの駆動力の伝達経路上、前後輪の一方に至る部分
に、多板式クラッチのような可変トルククラッチ装置が
あり、その可変トルククラッチ装置の接合度合いを制御
することによって、伝達駆動力の大きさ（つまりは、駆
動力配分）を変える。このクラッチの接合度合いを制御
する手段としては、アクチュエータである作動シリンダ
と、その作動シリンダに対し、外部からの指令に基づき
液圧を供給する液圧供給ユニットとを含む。そして、液
圧供給ユニットは、従来一般に、油圧源であるポンプ
と、ポンプの吐出液を所定圧で蓄えるアキュムレータ
と、アキュムレータの液圧をコントローラからの指令に
基づき調圧し、作動シリンダ側に出力する比例ソレノイ
ドバルブとから構成されている。

【０００４】しかし、従来の液圧制御ユニットでは、制
御装置を小型化する上、およびそれによる制御を簡素化
する上で、いくつかの問題がある。一つの問題は、ポン
プおよびアキュムレータを用いるため、液圧制御ユニッ
ト自体が大型になり、システムの全体を小型化すること
が困難なことである。また、もう一つは、システムの制
御が複雑になるという問題である。たとえば、常時所定
圧を維持するためのポンプ等の制御が複雑になるほか、
可変トルククラッチ装置の遊びをなくすことによって、
切換えの応答性を向上する際の制御も複雑になってしま
う。遊びをなくすため予圧を供給しようとすると、クラ
ッチの摩耗もあることから、その摩耗に応じて比例ソレ
ノイドバルブの開弁度合いを複雑に制御せざるをえない
からである。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、以上の各点を考慮してなさ
れたものであり、第１にシステムを小型化すること、第
２にシステムの制御を簡素化すること、を目的とするも
のである。

【０００６】

【そのための手段および作用】そのため、この発明で
は、システムの中の液圧供給ユニットの構成を新たなも
のにする。すなわち、この発明で用いる液圧供給ユニッ
トは、外部からの指令を受けて回転を制御されるモータ
と、このモータの回転に応じたストロークにより液圧を
発生する液圧発生シリンダ装置とを有し、その液圧発生
シリンダ装置から可変トルククラッチ装置側の作動シリ
ンダに対して液圧を供給するようになっている。

【０００７】モータの回転をピストンのストロークに変
換することによって、液圧を発生するため、ポンプの部
分がなくなり、それに応じてユニットが小型化し、また
音も静かになり、さらに、制御も簡単になる。また、液
圧供給ユニットの液圧発生シリンダ装置と可変トルクク
ラッチ装置側の作動シリンダとの間に、所定の残圧弁を
設けることができるので、切換えの応答性を簡単かつ容
易に向上することができる。さらにまた、可変トルクク
ラッチ装置側の作動シリンダのピストン周りに、その戻
り位置を調整するアジャスト機構を設けることにより、
クラッチの摩耗等による遊びをなくし、それと同時に、
液圧発生シリンダ装置からの供給液圧を常に適正なもの
にすることができる。

【０００８】

【実施例】まず、図１に基づいて、この発明の全体的な
システム構成と、改良の中心となる液圧供給ユニットの
位置づけとを明らかにする。このシステムは、後輪駆動
ベースあるいは前輪駆動ベースの四輪駆動車に適用する
ことができる。図１は後輪駆動ベースの四輪駆動車への
適用例であり、左右前輪１０Ｌ，１０Ｒおよび左右後輪
１２Ｌ，１２Ｒを備える。エンジン１４の駆動力は、後
輪に対しては、トランスミッション１５、入力軸１６、
リヤプロペラシャフト１７等を含むリヤ駆動力伝達経路
１８を通して直接伝達される。それに対し、前輪に対し
ては、多板式クラッチからなる可変トルククラッチ装置
３０を通して間接的に伝達される。可変トルククラッチ
装置３０は、フロント駆動力伝達経路２０上、トランス
ミッション１５に続く入力軸１６とフロントプロペラシ
ャフト１９との間に位置する。この可変トルククラッチ
装置３０は、作動シリンダ４０の作動に基づいてクラッ
チの接合度合いを変え、それによって、前後輪１０Ｌ，
１０Ｒ；１２Ｌ，１２Ｒの駆動力配分を変化させる。

【０００９】液圧供給ユニット１００は、そうした作動
シリンダ４０に対し適正な液圧を供給するための油圧ユ
ニットである。この液圧供給ユニット１００は、コント
ローラ５０からの指令Ｓを受けて、供給すべき液圧を制
御する機能をもつ。コントローラ５０に対する入力信号
としては、各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１
３ａおよび車体速を検出するＧセンサ１３ｂからのもの
が基本である。コントローラ５０は、それらの信号を受
けて、車の状況に合った駆動力配分を得るような制御信
号（指令）Ｓを液圧供給ユニット１００に与える。

【００１０】次に、図２に基づいて、この発明で用いる
液圧供給ユニット１００について説明する。液圧供給ユ
ニット１００は、基本的に、コントローラ５０からの指
令Ｓを受けて回転を制御される電気モータ２００と、こ
のモータ２００の回転に応じたストロークにより液圧を
発生する液圧発生シリンダ装置３００とから構成され
る。シリンダ装置３００のシリンダ本体３０１は一端が
開口し、その開口部分に取付けフランジ３０２を備え
る。取付けフランジ３０２はモータ２００を連結するた
め、およびユニット１００自体を車体に取付けるための
ものである。シリンダ本体３０１は段付き形状であり、
取付けフランジ３０２に続く部分３０１ｂが大径、口が
閉じた側が小径部３０１ａとなっている。そうしたシリ
ンダ本体３０１には、小径部３０１ａの側にボス部３０
１ｃがあり、その内側が入力ポート３０３となり、ま
た、そこから少し離れた底に近い部分が出力ポート３０
４となっている。入力ポート３０３が作動液リザーバ
（図示しない）に連絡する一方、出力ポート３０４が可
変トルククラッチ装置３０を作動するための作動シリン
ダ４０に連絡する。

【００１１】段付き形状のシリンダ本体３０１の内部に
は、大径孔３１０ｂと小径孔３１０ａとが軸線を一にし
てつらなり、段付きシリンダ孔３１０を形成している。
モータ２００は、その出力軸２１０をシリンダ本体３０
１の軸線と一致させるようにして、取付けフランジ３０
２の部分に取付けられている。そこで、モータ２００の
出力軸２１０は、段付きシリンダ孔３１０の大径孔３１
０ｂの中に入り込んでいる。この出力軸２１０の周りに
回転駆動部材３３０が連結されている。回転駆動部材３
３０は、ベアリング３２０に支持されつつ、モータ２０
０の回転に伴って回転される。回転駆動部材３３０はね
じ軸部３３２を含み、そのねじ軸部３３２の周りに回転
−直進変換部材３４０を支持している。回転−直進変換
部材３４０は、ねじ軸部３３２に対してボールねじ機構
（図示しない）を介して結合され、ねじ軸部３３０の回
転を直線運動（つまり、ストローク）に変換する。その
変換のため、回転−直進変換部材３４０は、クラッチ機
構３５０によって、通常の慣性トルクの下では、回転不
能に回り止めされている。クラッチ機構３５０は、固定
ばね受け３５１、可動ばね受け３５２、およびそれらの
ばね受け３５１，３５２間に支持されたクラッチばね３
５３を含み、クラッチばね３５３の各端部は各ばね受け
３５１，３５２に対して締まりばめ状態にはまり合って
いる。また、回転−直進変換部材３４０には、筒状部材
３６０が一体化されており、その筒状部材３６０の先端
がプランジャ３７０に当たっている。プランジャ３７０
には、外周部分にガイドリング３７１およびシールリン
グ３７２、端部に戻しばね３７３がそれぞれ設けられて
いる。したがって、プランジャ３７０は、戻しばね３７
３によって筒状部材３６０側に当たり、また、シールリ
ング３７２によって小径孔３１０ａの部分に液圧室３７
６を区画している。

【００１２】さて、モータ２００の回転に応じて、回転
−直進変換部材３４０がストロークし、それに伴ってプ
ランジャ３７０が小径孔３１０ａの奥に移動すると、プ
ランジャ３７０によって入力ポート３０３近くの遮断弁
３８０を開状態から閉状態にする。その結果、液圧室３
７６の中にプランジャ３７０の動きに応じた液圧が生
じ、その液圧は出力ポート３０４を通して作動シリンダ
４０に供給される。このとき、プランジャ３７０が所定
量ストロークして液圧室３７６内に一定の液圧を発生さ
せている間は、モータ２００には一定の電流が供給され
続けており、プランジャ３７０に作用する液圧による反
力とのバランスで、モータ２００は停止状態に保たれ
る。一方、モータ２００への通電が断たれたとき、モー
タ２００の出力軸２１０は回転可能なフリーの状態にな
る。そのため、クラッチ機構３５０のクラッチばね３５
３の力によって回転−直進変換部材３４０が戻され、そ
れに応じてプランジャ３７０も戻しばね３７３の力によ
って戻されることになる。このプランジャ３７０の動き
に応じて、遮断弁３８０は再び開状態になり、液圧室３
７６内の液圧が作動液リザーバ（図示しない）に解放さ
れる。

【００１３】図３は、液圧供給ユニット１００から液圧
を供給される作動シリンダ４０の一例を示す。この図３
に基づいて、作動シリンダ４０を明らかにしよう。作動
シリンダ４０は、一端が開口したハウジング４０１の中
に、ハウジング４０１の中心部のシリンダ孔４１０には
まり合ったピストン４２０と、そのピストン４２０の戻
り位置を調整するアジャスト機構４５０とを備える。ピ
ストン４２０は、外周にシールリング４２２を支持し、
ハウジング４０１の内部に液圧室４２５を区画する。液
圧室４２５は、ハウジング４０１の右側に設けた液圧供
給ポート４０２に臨んでいる。液圧供給ユニット１００
から、液圧供給ポート４０２を通して液圧室４２５内に
液圧を供給すると、ピストン４２０は図の左方に動き、
可変トルククラッチ装置３０の接合度合いを増加させ
る。一方、液圧室４２５の液圧を解放すると、ピストン
４２０は戻しばね（図示しない）の力により右方に戻
り、所定の戻り位置を保つ。ハウジング４０１の下部の
軸部材４２７は、移動するピストン４２０を案内し、ま
た、そのピストン４２０が最大に後退する位置を規制す
る。

【００１４】しかし、ピストン４２０の戻り位置は、実
際上、アジャスト機構４５０によって調整される。アジ
ャスト機構４５０は、ハウジング４０１に対し、その軸
線に沿う位置に固定されたねじ部材４５２と、ねじ部材
４５２の外周にねじ結合した筒状のナット部材４５４
と、ナット部材４５４に所定の回転力を与え、ナット部
材４５４の一端４５４ａとピストン４２０の対向面との
間の隙間Ｓを一定にするアジャストばね４５６とを含
む。アジャスト機構４５０のナット部材４５４は、ピス
トン４２０が図３の左方に動くとき、ストッパ４５７お
よびボールベアリング４５８を通してピストン４２０と
同じ方向に動く。そのとき、ナット部材４５４は、ねじ
部材４５２とねじ結合しているため、ねじ部材４５２側
からの作用力によって軸回りに回転し、アジャストばね
４５６を巻締めるように作用する。他方、液圧室４２５
の液圧が解放され、ピストン４２０が右方に戻るとき、
巻締めをゆるめるアジャストばね４５６はナット部材４
５４を前記とは逆に回転し、ねじ部材４５２とのねじ結
合位置を調整する。この調整によって、ピストン４２０
の戻り位置は、可変トルククラッチ装置３０のクラッチ
の摩耗等に基づく遊びをなくすように自動的に調整され
る。また、こうした遊びをより効果的になくし、クラッ
チの切換えの応答性を向上させるためには、作動シリン
ダ４０の液圧室４２５に予圧を与えるようにするのが良
い。その点、作動シリンダ４０の液圧供給ポート４０２
あるいは液圧供給ユニット１００側の出力ポート３０４
の部分など、要は作動シリンダ４０と液圧供給ユニット
１００との間に、予圧を与えるための残圧弁６０（図４
〜図６参照）を設けることができる。こうした残圧弁６
０は、たとえば、実公平４−４５９７０号の公報が示す
ように、弁体と、その弁体に負荷を与えるばねからなる
簡単な構造であるため、そうしたポートの部分に容易に
設置することができるし、設置したとしても液圧の制御
系を複雑にすることはない。

【００１５】液圧供給ユニット１００は、すでに述べた
ように、モータ２００および液圧発生シリンダ装置３０
０とから主に構成される。モータ２００によって作動す
る液圧供給シリンダ装置３００の部分は、大径孔３１０
ｂの中の回転−直進変換部と、小径孔３１０ａの中の液
圧発生部とに分けることができる。図４〜図６は、その
観点から、コントローラ５０−液圧供給ユニット１００
−作動シリンダ４０の間の互いに異なる３つの制御方式
を示している。制御方式は互いに異なってはいるが、そ
の制御の目的は同じである。図７に示すように、液圧発
生部（つまりは、液圧室３７６）にリニアな特性をもっ
て液圧を発生することである。なお、制御方式を示す各
図には、予圧を与えるための残圧弁６０も含む。

【００１６】図４の制御方式では、モータ２００として
ステッピングモータを用い、それに加えるパルス数に応
じて所定の液圧を得るように制御する。また、図５の制
御方式では、モータ２００としてＤＣモータを用い、液
圧室３７６に発生する液圧を液圧センサ７０によってモ
ニタし、それをコントローラ５０にフィードバックする
ようにしている。このような液圧フィードバック制御を
行う際、制御回路には、図８に示すように、目標液圧信
号と液圧センサ信号とを比較するコンパレータ８０と、
コンパレータ８０の出力に応じて、モータ２００の駆動
電流をオン、オフとスイッチング作動するスイッチング
素子９０とを含む。このとき、目標液圧自体は、車輪速
等の情報に基づいてコントローラ５０で決定する。

【００１７】モータ２００としてＤＣモータを用いる他
の制御方式として、さらに、モータの駆動電流のパルス
幅（つまり、オン−オフの時間比）を制御するデューテ
ィ制御（図６参照）を適用することができる。モータ２
００の駆動電流と液圧発生シリンダ装置３００の液圧発
生部に得る液圧とが比例関係にあるので、モータ２００
に加える電流を変調して制御することによって、その平
均電流に対応する液圧を得るわけである。このデューテ
ィ制御にあっては、液圧フィードバック制御で用いる液
圧センサ７０が不要であり、その分コスト的にも信頼性
の点でも有利である。

【００１８】なお、モータ駆動式の液圧発生シリンダ装
置３００では、液圧発生部のプランジャ３７０が戻しば
ね３７３により非作動位置に復帰する。そのため、コン
トローラ５０からの通電が断たれる故障が万一生じた場
合、四輪駆動に切換えることができなくなるおそれがあ
る。そうした場合のフェイル対策のため、コントローラ
５０の故障に応じてモータ２００に固定デューティ比の
制御電流を流すフェイルセーフ用コントローラを追加す
ることができる。

【００１９】また、液圧発生シリンダ装置３００では、
目標液圧に対するオーバーシュートのおそれがある。そ
のオーバーシュートは、モータ２００に供給される電流
の上昇が止まり、電流が一定となったとしても、モータ
２００、ボールねじ機構等の回転部分に作用する慣性ト
ルクにより、プランジャ３７０が推力を受けることに起
因して生じる。そうしたオーバーシュートを少なくする
対策として、次のようなものがある。一つは、液圧発生
シリンダ装置３００において、シールリング３７２に対
するプランジャ３７０の摺動抵抗が慣性トルクによる推
力を打ち消すように、シールリング３７２によるシール
径の大きさを定める方法、換言すると、そのシール径を
多少大きく設定する方法である。他の一つは、モータ２
００の電流制御上、立上りをなだらかにする方法であ
り、たとえば、デューティ制御では、最初に幅の狭いパ
ルスを数パルス出力し、その後所定幅のパルスを出力す
るような制御を行うようにするような方法をとる。

【００２０】

【発明の効果】この発明では、モータ２００を電気的に
制御することによって、液圧発生シリンダ装置３００で
所定の液圧を得るようにしているので、それらから構成
される液圧供給ユニット１００を小型化することがで
き、しかも、モータ２００を中心とした制御であるた
め、その制御も簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の全体的なシステム構成を示す図であ
る。

【図２】この発明で用いる液圧供給ユニットの一例を示
す断面構造図である。

【図３】この発明で用いる作動シリンダの一例を示す断
面構造図である。

【図４】制御方式の第１の例を示す図である。

【図５】制御方式の第２の例を示す図である。

【図６】制御方式の第３の例を示す図である。

【図７】この発明で得る液圧の特性図である。

【図８】図５の制御方式で用いる制御回路の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１０Ｌ，１０Ｒ前輪１２Ｌ，１２Ｒ後輪１４エンジン１８リヤ駆動力伝達経路２０フロント駆動力伝達経路３０可変トルククラッチ装置４０作動シリンダ５０コントローラ６０残圧弁１００液圧供給ユニット２００モータ３００液圧発生シリンダ装置３０３入力ポート３０４出力ポート３４０回転−直進変換部材３５０クラッチ機構３７６液圧室４２０ピストン４５０アジャスト機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンから前輪または後輪の一方に至
る駆動力伝達経路に設けられる可変トルククラッチ装置
と、この可変トルククラッチ装置の接合度合いを制御可
能に液圧を供給される作動シリンダと、この作動シリン
ダに対し、外部からの指令に基づき液圧を供給する液圧
供給ユニットとを備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装
置において、前記液圧供給ユニットが、外部からの指令
を受けて回転を制御されるモータと、このモータの回転
に応じたストロークにより液圧を発生する液圧発生シリ
ンダ装置とを有し、その液圧発生シリンダ装置を前記作
動シリンダに接続した四輪駆動車の駆動力配分制御装
置。
【請求項２】請求項１の四輪駆動車の駆動力配分制御
装置において、前記液圧発生シリンダ装置と前記作動シ
リンダとの間に、前記液圧発生シリンダ装置の圧力解放
時に前記作動シリンダ側に所定の圧力を保持する残圧弁
を設けた四輪駆動車の駆動力配分制御装置。
【請求項３】前記作動シリンダは、前記液圧発生シリ
ンダ装置からの液圧を受けて前記可変トルククラッチ装
置の接合度合いを増加させる方向に移動するピストン
と、このピストンに前記方向への所定以上の移動が生じ
たとき、その戻り位置を調整するアジャスト機構とを含
む、請求項１または２の四輪駆動車の駆動力配分制御装
置。