JPH0790708B2 - 前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止
するようにした前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪
駆動車に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車走行においては、前輪駆動の方が後輪駆
動に比して直進安定性が良いが、コーナリング時には、
戻ろうとするタイヤにハンドルで力を加えなければなら
ないので、前輪駆動の場合曲がりにくい傾向がある。そ
の点、後輪駆動の方が曲がり易いが、駆動力が強すぎる
と、回り過ぎてしまう欠点がある。そこで、前輪と後輪
半々位の力で駆動するのが自動車走行上理想的であり、
その点、４輪駆動車は極めて優れている。ところで、自
動車の左右の車輪は、コーナリングの際に旋回半径が異
なるので、この影響を吸収し、スムーズにコーナリング
を行うために、旋回半径の差に応じて左右の車輪の回転
数差を吸収する機構、すなわちデフ機構（フロントデ
フ、リアデフ）を備えている。この旋回半径の差は、前
輪と後輪との間にも生じるので、４輪駆動車において
は、旋回半径の差に応じて前輪と後輪の回転数差を吸収
する機構、すなわちセンターデフ機構を備えたものが提
案されている。

しかしながら、このセンターデフ機構は、前輪と後輪の
トルクを均等な比率に分配する機能を有するため、駆動
力伝達限界は、前輪あるいは後輪のうちの駆動力の低い
方の値にバランスすることとなる。例えば、前輪の一方
が空転すると、駆動エネルギーはそこに逃げてしまい、
後輪の駆動力は極めて小さくなってしまう。このため、
センターデフ付４輪駆動車は、センターデフ無し４輪駆
動車に比べて、路面摩擦係数が低い時などに、伝達駆動
力が劣ることがある。このことは、例えば加速時のよう
に大きな駆動力を発生させた時に、駆動力を充分に路面
に伝達できず、前輪あるいは後輪のスリップ（空転）な
どの現象として現れる。

このような悪影響を防止するために、従来、前輪と後輪
間の差動制限をセンターデフを介することなく直結させ
るロック機構を設け、加速時或いは悪路走行時のような
大きな駆動力を必要とする時は、センターデフ機構を手
動でロックさせ、大きな駆動力を必要としない通常走行
時には、手動でロックを解放していた。

第８図はエンジンをフロント側に載置したセンターデフ
付フルタイム式４輪駆動車の駆動力伝達機構を説明する
ための図である。この駆動力伝達機構では、エンジンか
らの動力が自動変速機30内に配置されたトルクコンバー
タ31、主変速機32、及び副変速機33に伝達され、その出
力が駆動歯車34、次いで該駆動歯車34を介して前輪駆動
軸36に伝達され、前輪が駆動される。ここで、フロント
デフ装置35は、前輪の右側車輪と左側車輪の間の差動機
構である。一方、後輪駆動用プロペラシャフト37は傘歯
車38を介して、前後輪の間の差動機構であるところのセ
ンターデフ装置39に連結され、該センターデフ装置39は
後輪伝達装置40に結合されている。さらに、該センター
デフ装置39と並列的にセンターデフロック用クラッチ41
を配置している。従って、油圧回路42によって該クラッ
チ41の結合状態を制御することによって、センターデフ
のロックが制御される。

一般に、４輪駆動車としては、上記のようにセンターデ
フ付のフルタイム式４輪駆動車に対してセンターデフな
しのパートタイム式４輪駆動車がある。これは、通常は
前輪又は後輪のどちらかを駆動し、雪道等の駆動力が必
要な場合に適宜残りの車輪を駆動軸にクラッチ等を介し
て直結させて２輪駆動と４輪駆動との切り換えを断続的
に行うものである。

ところで、このようなセンターデフ付のフルタイム式４
輪駆動車にあっては、操向車輪の操舵角の大きさとセン
ターデフのロック制御とが無関係となっているため、例
えば悪路走行時センターデフをロックし、悪路脱出後、
摩擦係数の大きな通常の道路に戻ってセンターデフのロ
ックを解放せずに大きな操舵角で旋回しようとすると、
前輪側の回転数が後輪側の回転数よりも大きくなること
ができず、前輪側に負トルクが発生し、タイトコーナブ
レーキング現象が生ずる。

そこで従来、操舵角が所定値以上であり、且つセンター
デフ機構がロックされている場合には、センターデフ機
構のロックを解放するようにした４輪駆動車が提案され
ている（特開昭59−206228号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、操舵角が所定値以上となった場合にセン
ターデフ機構のロックを解放する方法では、例えば雪道
などでハンドルを所定角以上回すと、常にセンターデフ
機構がフリーになり、非常にスリップし易くなると共
に、操舵角が大きい場合などのようなタイトコーナブレ
ーキング現象が生じ易い場合のセンターデフのロック方
向についてのきめ細かな制御が行われないため、ロック
解放が後手に廻り、ロック解放したときのショックが大
きいなどの問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、タイトコ
ーナブレーキング現象が生じ易い場合などでも前後輪係
合の解放が後手に廻ることなく、解放したときのショッ
クを少なくした前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪
駆動車を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の前後輪係合機構の制御機能を備えた
４輪駆動車は、前後輪係合機構の係合度を制御すること
によって前輪と後輪との間の差動制限を直結からスリッ
プ領域を通して解放まで制御可能な４輪駆動車であっ
て、前輪トルクセンサと、操舵角センサと、検出された
前輪トルクと予め設定した参照値とを比較する比較器
と、前輪トルクセンサ出力及び比較器出力が入力される
電子制御手段と、電子制御手段により制御され、前後輪
係合機構を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段
は、検出された前輪トルクが参照値より小さいとき、前
後輪係合機構の係合を解放する方向に駆動し、検出され
た前輪トルクが参照値より大きいとき、検出された操舵
角に対応した駆動速度で前後輪係合機構を係合方向に駆
動するよう電子制御手段により制御されること及び前後
輪係合機構の係合度を制御することによって前輪と後輪
との間の差動制限を直結からスリップ領域を通して解放
まで制御可能な４輪駆動車であって、前輪トルクセンサ
と、前後輪の回転を検出するセンサと、検出された前輪
トルクと予め設定した設定値とを比較する比較器と、前
輪トルクセンサ出力、前後輪回転数センサ出力、比較器
出力が入力される電子制御手段と、電子制御手段により
制御され、前後輪係合機構を駆動する駆動手段とを備
え、前記駆動手段は、検出された前輪トルクが設定値よ
り小さいとき、前後輪係合機構の係合を解放する方向に
駆動し、検出された前輪トルクが設定値より大きいと
き、検出された回転数比に対応した駆動速度で前後輪係
合機構を係合方向に駆動するよう電子制御手段により制
御されることを特徴とする。

〔作用及び発明の効果〕

本発明の前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車
は、前後輪係合機構の係合度を制御することによって前
輪と後輪との間の差動制限を直結からスリップ領域を通
して解放まで制御可能な４輪駆動車において、操舵角、
前輪トルク、前後輪回転数を検出して電子制御装置に入
力し、前輪トルクが設定値よりも小さいときはタイトコ
ーナブレーキングが生じていると判断して前後輪係合機
構を解放する方向に駆動し、前輪トルクが設定値よりも
大きいときは、そのときの操舵角、或いは前後輪回転数
比に応じた駆動速度で前後輪係合機構を係合方向に駆動
することにより、タイトコーナブレーキングが生じやす
い操舵角の大きいとき、或いは前後輪回転数比の大きい
ときは、徐々に前後輪係合機構を係合する方向に駆動す
るため、雪道などでタイトコーナブレーキングが起こら
なければ、前後輪係合機構を完全に係合するまで駆動す
ることができ、タイトコーナブレーキングが発生したと
してもショックが起こる前に検出して前後輪係合機構を
解放する方向に駆動することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明によるセンターデフ付フルタイム式４輪
駆動車の制御装置の全体構成を示す図、第２図は横軸を
操舵角、縦軸を油圧変化率とした曲線を示す図、第３図
は第２図の曲線を電子制御装置のメモリに記憶させるた
めにデータ化した図、第４図は油圧とデューティ比の関
係を示す図である。図中、１はステアリングセンサ、３
は前輪トルクセンサ、４は比較器、５は電子制御装置、
６はデューティソレノイド油圧回路、７は摩擦係合要素
からなるセンタークラッチである。

図において、ステアリングセンサ１で検出した操舵角を
電子制御装置５に入力させる。一方、前輪トルクセンサ
３で検出した前輪トルクは比較器４で参照値と比較さ
れ、比較結果が電子制御装置５に入力される。電子制御
装置５にはメモリが内蔵され、第３図に示した操舵角に
対応する油圧変化率、第４図に示したデューティ比に対
する油圧データが記憶されており、各センサから入力さ
れた検出値と、記憶されたデータを基にして、タイトコ
ーナブレーキング現象が起こっているか否かを判断して
デューティソレノイド６を制御する。デューティソレノ
イド６は、デューティ比を上げると油圧が高くなり、前
後輪の差動を制限するように、センタークラッチ７を駆
動し、デューティ比を下げると油圧が低くなり、前後輪
を差動させるようにセンタークラッチ７を駆動する。セ
ンタークラッチ７は、その係合度を制御することによっ
て前輪と後輪との間の差動制限を直結からスリップ領域
を通して解放まで制御可能な構成になっている。

いま前輪トルク値が予め決めた参照値より小さければ、
電子制御装置５は、タイトコーナブレーキングが起こっ
たと判断し、デューティ比を下げてセンタークラッチ７
の係合を解放する方向に駆動し、前後輪を差動させるよ
うにしてタイトコーナブレーキングを回避する。

また前輪トルク値が参照値より大きく、雪道走行などの
ような前後輪の差動を制限しなければいけない時は、電
子制御装置５は、入力された操舵角に対応する油圧変化
率をメモリーより読みだしてセンタークラッチの油圧を
決め、次にこの油圧に対応するデューティ比を読みだし
て、このデューティ比をデューティソレノイドに出力し
て前後輪の差動を制限する方向にセンタークラッチを駆
動する。

なお、上記実施例では、操舵角に応じてデューティソレ
ノイドの油圧変化率を変えるようにしたが、前後輪の回
転数比で操舵角を推定できるので、他の実施例として、
前後輪の回転数比に応じてデューティソレノイドの油圧
変化率を変えるようにしてもよい。

第５図は回転数比とデューティソレノイドの油圧変化率
の関係を示す図であり、第６図は第５図の曲線を電子制
御装置のメモリに記憶させるためにデータ化した図であ
る。

この場合は前輪、後輪、トランスミッションのいづれか
２つに第１図点線のように前後輪回転速度センサをつ
け、第１図の電子制御装置５で前後輪の回転数比を計算
し、第１図の場合と同様の制御をする。

第７図は本発明による前後輪係合機構の制御のフローチ
ャートを示す図である。

図において、メインルーチンでは同図（Ａ）に示すよう
に、ステップで前輪トルクを読み込み、ステップで
前輪トルクと設定値Ａとを比較する。前輪トルクがＡよ
り小さければタイトコーナブレーキング現象が生じてい
るものと見做してステップでデューティソレノイドの
油圧を下げてセンタークラッチを解放する方向に駆動す
る。

前輪トルクがＡより大きければ、ステップで、その時
の操舵角又は前後輪回転数比を入力し、ステップで、
その時の操舵角又は前後輪回転数比に応じた第３図又は
第６図に示す油圧変化率をメモリから読み出す。そし
て、同図（Ｂ）に示すように、t m sec毎に、割り込み
ルーチンにより第３図又は第６図に示す1m sec当たりの
油圧変化率のｔ倍を現在の油圧に加えて必要な油圧を算
出する。次に、同図（Ｃ）に示すソレノイド割り込みル
ーチンにより、算出した油圧に対応したデューティ比か
らデューティソレノイドへデューティ波形を出力する。

なお、上記実施例ではフルタイム式４輪駆動車について
述べたが、本発明による４輪駆動の制御装置は、パート
タイム式４輪駆動車にも適用することができることは勿
論である。この場合、前後軸係合機構として、前者はセ
ンターデフの差動制限機構のクラッチが制御されるのに
対し、後者では前輪と後輪とを直結するクラッチが制御
される。また、このクラッチは、電磁式その他係合度を
制御することによって前輪と後輪との間の差動制限を直
結からスリップ領域を通して解放まで制御可能になった
ものであればよい。

以上のように本発明によれば、タイトコーナーブレーキ
ングの起こりやすい操舵角の大きい時に前後輪係合機構
を係合する方向に制御する場合、ゆっくりした駆動速度
にすることにより、雪道などでタイトコーナーブレーキ
ングが起こらなければ、完全に係合するまで駆動するこ
とができ、またタイトコーナーブレーキングが発生して
もショックが起こる前に係合手段の係合を解放する方向
に駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセンターデフ付フルタイム式４輪
駆動車の制御装置の全体構成を示す図、第２図は横軸を
操舵角、縦軸を油圧変化率とした曲線を示す図、第３図
は第２図の油圧変化率曲線を電子制御装置のメモリに記
憶させるためにデータ化した図、第４図は油圧とデュー
ティ比の関係を示す図、第５図は前後輪回転数比と油圧
変化率の関係を示す図、第６図は第５図の油圧変化率曲
線の電子制御装置のメモリに記憶させるためにデータ化
した図、第７図はフローチャート、第８図はエンジンを
フロント側に載置したセンターデフ付フルタイム式４輪
駆動車の駆動力伝達機構の説明図である。 １……ステアリングセンサ、２……前後輪トルクセン
サ、３……前輪トルクセンサ、４……比較器、５……電
子制御装置、６……デューティソレノイド、７……セン
タークラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 龍田 貢 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・ワーナー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−206228（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後輪係合機構の係合度を制御することに
   よって前輪と後輪との間の差動制限を直結からスリップ
   領域を通して解放まで制御可能な４輪駆動車であって、
   前輪トルクセンサと、操舵角センサと、検出された前輪
   トルクと予め設定した参照値とを比較する比較器と、前
   輪トルクセンサ出力及び比較器出力が入力される電子制
   御手段と、電子制御手段により制御され、前後輪係合機
   構を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、検出
   された前輪トルクが参照値より小さいとき、前後輪係合
   機構の係合を解放する方向に駆動し、検出された前輪ト
   ルクが参照値より大きいとき、検出された操舵角に対応
   した駆動速度で前後輪係合機構を係合方向に駆動するよ
   う電子制御手段により制御されることを特徴とする前後
   輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
2. 【請求項２】前記駆動速度は、操舵角が小さいときは大
   きく、操舵角が大きいときは小さいことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の前後輪係合機構の制御機能を
   備えた４輪駆動車。
3. 【請求項３】前記前後輪係合機構は、完全に係合したと
   きセンターデフ装置をロックするセンタークラッチであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
4. 【請求項４】前記前後輪係合機構の駆動手段は、デュー
   ティーソレノイドからなる油圧回路であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の前後輪係合
   機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
5. 【請求項５】前記駆動速度は、油圧変化率により決めら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
6. 【請求項６】前後輪係合機構の係合度を制御することに
   よって前輪と後輪との間の差動制限を直結からスリップ
   領域を通して解放まで制御可能な４輪駆動車であって、
   前輪トルクセンサと、前後輪の回転を検出するセンサ
   と、検出された前輪トルクと予め設定した設定値とを比
   較する比較器と、前輪トルクセンサ出力、前後輪回転数
   センサ出力、比較器出力が入力される電子制御手段と、
   電子制御手段により制御され、前後輪係合機構を駆動す
   る駆動手段とを備え、前記駆動手段は、検出された前輪
   トルクが設定値より小さいとき、前後輪係合機構の係合
   を解放する方向に駆動し、検出された前輪トルクが設定
   値より大きいとき、検出された回転数比に対応した駆動
   速度で前後輪係合機構を係合方向に駆動するよう電子制
   御手段により制御されることを特徴とする前後輪係合機
   構の制御機能を備えた４輪駆動車。
7. 【請求項７】前記駆動速度は、回転数比が小さいときは
   大きく、回転数比が大きいときは小さいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の前後輪係合機構の制御機
   能を備えた４輪駆動車。
8. 【請求項８】前記前後輪係合機構は、完全に係合したと
   きセンターデフ装置をロックするセンタークラッチであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項記
   載の前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
9. 【請求項９】前記前後輪係合機構の駆動手段は、デュー
   ティーソレノイドからなる油圧回路であることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項又は第７項記載の前後輪係合
   機構の制御機能を備えた４輪駆動車。
10. 【請求項１０】前記駆動速度は、油圧変化率により決め
    られることを特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７
    項記載の前後輪係合機構の制御機能を備えた４輪駆動
    車。