JPH08324273A

JPH08324273A - 四輪駆動車

Info

Publication number: JPH08324273A
Application number: JP7137047A
Authority: JP
Inventors: Masao Okada; 正雄岡田; Nobuhiko Hayashi; 暢彦林; Sumio Iwai; 澄男岩井; Watoson Uiru; ワトソンウィル; Shiyowarutaa Dan; ショワルターダン
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-10
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP3603390B2

Abstract

(57)【要約】【目的】四輪高速駆動での走行中にトランスファモー
ド信号が低速モードとなる異常が発生しても、走行安定
性を確保する。【構成】エンジン３からの駆動力をその締結力に応じ
て決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構９
と、操作手段７に連動してクラッチ機構９を機械的に固
定し四輪駆動での高速モードから低速モードに切換える
ための切換機構８と、操作手段７のシフト位置を検出し
て各駆動のトランスファモード信号を出力するシフト位
置検出手段６１，６２と、四輪高速駆動及び四輪低速駆
動のトランスファモード信号を入力したときに、クラッ
チ機構９を所定の締結力が生じるように作動させて四輪
駆動モードとし、且つその締結力を、前後輪１，２の速
度差に基づいて最適な値に制御するコントローラ４５と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シフトレバー等の操作
によって駆動モードが切り換えられる四輪駆動車に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】四輪駆動車には、四輪駆動と二輪駆動と
に適宜切り換えるパートタイム方式と、常時四輪駆動の
フルタイム方式とがある。一般にパートタイム方式は、
必要に応じて手動操作により前後輪を機械的に直結する
もので、四輪が同じ摩擦係数の路面上にある場合、駆動
力（トルク）配分は前後輪の動的荷重配分に比例し、前
後輪のいずれかがスリップしてもタイヤのグリップ力に
応じた駆動力配分となる。またフルタイム方式は、前後
輪の回転差を吸収しながら駆動力を前後輪へ常時伝達す
るようになっており、前後輪の駆動力配分が常に一定の
比率となる固定分配式と、路面状況や走行状態などに応
じて駆動力配分が可変となる可変分配方式とがある。

【０００３】駆動力配分を制御する可変分配方式におい
ては、車速センサーにより前後輪速度を検出して、その
車速差に基づいて油圧多板クラッチを制御したり、或い
は車速差から生じる油圧の負荷量の違いにより前輪或い
は後輪への駆動力配分を変化させることで、走行安定性
を確保するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで本出願人は、
トランスファに備えた電磁クラッチの入断によって二輪
駆動と四輪駆動とを切り換えると共に、その締結力を増
減させることで前後輪へのトルク配分制御を行う四輪駆
動車を開発している。すなわちシフトレバーの位置をセ
ンサー（モードスイッチ）で読み取って、この検出信号
に応じてトランスファの駆動モードを切換え、さらに前
後輪の速度差等に応じて最適なトルク配分を行うもので
ある。また四輪駆動において高速モードから低速モード
に切換える際は、シフトレバーに連動したメカロックに
よりクラッチ機構を固定し、トルク配分制御を中止する
と共に、エンジンからの駆動力を低速回転に変換するよ
うにしている。

【０００５】ただしこの四輪駆動車においては、四輪高
速駆動（トルク配分モード）で走行中に検出用配線等に
不良が発生して、コントローラが四輪低速駆動への切換
え操作があったと誤って判断した場合には、トルク配分
制御を即時に中止してしまうことになる。すなわち実際
はトルク配分モードが選択されているにもかかわらず、
車両は二輪駆動状態となって、走行安定性を損なうおそ
れがあった。このような課題を解決できる手段を備えた
四輪駆動車は従来なかった。

【０００６】そこで本発明は、四輪高速駆動での走行中
にトランスファモード信号が四輪低速駆動モード（トル
ク配分制御中止）となる異常が発生しても、走行安定性
を損なうことのない四輪駆動車を提供すべく創案された
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、二輪駆動，四
輪高速駆動及び四輪低速駆動の切換えを操作するための
操作手段を有した四輪駆動車において、エンジンからの
駆動力をその締結力に応じて決まる比率配分で前後輪に
伝達するクラッチ機構と、操作手段に連動してクラッチ
機構を機械的に固定し四輪駆動での高速モードから低速
モードに切換えるための切換機構と、操作手段のシフト
位置を検出して各駆動のトランスファモード信号を出力
するシフト位置検出手段と、シフト位置検出手段から四
輪高速駆動及び四輪低速駆動のトランスファモード信号
を入力したときに、クラッチ機構を所定の締結力が生じ
るように作動させて四輪駆動モードとし、且つその締結
力を、前後輪の速度差に基づいて最適な値に制御するコ
ントローラとを備えたものである。

【０００８】

【作用】上記構成によって、シフト位置検出手段が二輪
駆動のトランスファモード信号をコントローラに入力さ
せると、コントローラは、クラッチ機構の締結力をゼロ
或いは最小にして後輪のみを駆動させる。四輪駆動のト
ランスファモード信号が入力されると、コントローラは
クラッチ機構を所定の締結力が生じるように作動させて
前後輪に駆動力を伝達させる。四輪駆動の高速モードが
選択されていた場合は、コントローラの締結力調節を行
うことで、前後輪の速度差に基づくトルク配分制御が実
行される。低速モードが選択されていた場合は、切換機
構がクラッチ機構を機械的に固定して前後輪に駆動力を
伝達させる状態とし、通常ならばクラッチ機構の締結力
をゼロとするところを、高速モードと同一のトルク配分
制御を行い、回転駆動を低速変換させる。そして四輪高
速駆動での走行中に、信号不良などによってコントロー
ラに誤って低速モードと感知された場合は、切換機構が
作動していない状態にあるが、トルク配分制御により前
後輪に駆動力が伝達され、車両は四輪高速駆動状態に維
持される。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

【００１０】図１及び図２は、本発明である四輪駆動車
の一実施例を示したものである。この四輪駆動車４は、
手動操作により二輪駆動（２Ｈ）と四輪駆動の高速（４
Ｈ）及び低速（４Ｌ）とに適宜切り換えるパートタイム
方式の駆動系を備えたものであって、エンジン３からの
駆動力がトランスファ部６を経由してリヤプロペラシャ
フト１６に伝達されて後輪２が常時駆動され、前輪１は
シフトレバー７が操作されたときにトランスファ部６か
らフロントプロペラシャフト３３に駆動力が伝達される
ようになっている。そしてその駆動力を適宜配分する駆
動力配分装置は、トランスファ部６に設けられたクラッ
チ機構たる多板クラッチ９と、前後輪１，２の速度をそ
れぞれ検出するための車輪速センサー４３，４４と、車
輪速センサー４３，４４の検出値に基づいて多板クラッ
チ９を適宜作動させるコントローラ４５とにより主とし
て構成されている。

【００１１】トランスファ部６は、操作手段たるシフト
レバー７の操作によって四輪駆動における速度切換（４
Ｈ−４Ｌ）を行う切換機構８と、切換機構８を経由した
駆動力を実質的に分配する多板クラッチ９とを備えてい
る。切換機構８は、エンジン３にトランスミッション５
を介して連結する入力軸１０と、リヤプロペラシャフト
１６に自在継手５１を介して連結する第一の中間軸５２
とを、遊星歯車機構５３を介して適宜連結するようにな
っている。リヤプロペラシャフト１６の出力端には、終
減速装置１７の一部をなす小ギヤ１８が取り付けられ、
小ギヤ１８は、デファレンシャルケース１９に取り付け
られた大ギヤ２０に噛合されている。そして大ギヤ２０
は、左右の差動小ギヤ２１を介して後輪車軸２２及び後
輪２へと回転力を伝達するようになっている。

【００１２】多板クラッチ９は、第一の中間軸５２に取
り付けられた複数のインナプレート２３と、インナプレ
ート２３間に配置されたアウタプレート２４とを備え、
アウタプレート２４はこれらプレート２３，２４を覆う
クラッチハウジング２５の内壁に取り付けられている。
クラッチハウジング２５の前端には第一の中間軸５２と
同軸に延びた外筒部５４が取り付けられ、第一の中間軸
５２に対して回転自在に形成されている。そしてインナ
プレート２３及びアウタプレート２４は、その近傍に固
定された電磁コイル２６の磁力をきっかけにクラッチ接
続方向に圧着するようになっている。すなわち、電磁コ
イル２６を励磁すべく供給される電流値に従って、イン
ナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態が変
化して、クラッチ締結力（押付け力）が増減されるよう
になっている。さらに外筒部５４の前端側にはスプロケ
ット５５が取り付けられ、第二の中間軸５６に取り付け
られたスプロケット５７にチェーン５８を介して連結さ
れている。第二の中間軸５６は、第一の中間軸５２と並
行に設けられ、フロントプロペラシャフト３３に自在継
手５１を介して連結している。フロントプロペラシャフ
ト３３の前端には終減速装置３４を構成する小ギヤ３５
が取り付けられ、小ギヤ３５からの駆動力は、大ギヤ３
６、デファレンシャルケース３７及び差動小ギヤ３８に
順次伝達されて、前輪車軸３９及び前輪１を回転させる
ようになっている。すなわち電磁コイル２６への給電制
御により、多板クラッチ９の締結力を変化させ、この締
結力に応じて決まる比率配分（0:100 〜 50:50）で、前
後輪１，２にトルク伝達を行えるようになっている。

【００１３】次に切換機構８は、入力軸１０に設けられ
た入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤと
なる入力ギヤ１２と固定ギヤ１３との間で歯合回転する
プラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴
って入力軸１０を中心に回転する円筒状ギヤ１５とを備
えて構成されている。そしてシフトレバー７の操作によ
り、入力スプライン１１又は円筒状ギヤ１５が、第一の
中間軸５２の入力端に取り付けられた駆動スプライン６
３に、スライド可能なシフトスリーブ６４を介して選択
的に接続されるようになっている。図２においては、ハ
イモード（４Ｈ）が選択された状態を示しており、シフ
トスリーブ６４は入力スプライン１１と駆動スプライン
６３とを接続することで、入力軸１０を第一の中間軸５
２に直結させる。またローモード（４Ｌ）が選択される
と、シフトスリーブ６４は円筒状ギヤ１５と駆動スプラ
イン６３とを接続して第一の中間軸５２を減速回転させ
るようになる。なおハイモード（４Ｈ）は、通常走行の
他に雪道、ぬかるみ等の比較的スリップし易い路面状況
で選択され、ローモード（４Ｌ）は、急坂や極悪路にお
けるけん引等の非常に高い駆動力を要する状況で選択さ
れる。

【００１４】またクラッチハウジング２５と第一の中間
軸５２とにはメカニカルロックとなる直結用スプライン
２７，２８がそれぞれ設けられている。これら直結用ス
プライン２７，２８は、シフトレバー７に連結された接
続シフトスリーブ２９によって互いに接続される。すな
わち車両の停車中においてシフトレバー７が四輪低速駆
動（４Ｌ）に選択されると、接続シフトスリーブ２９が
スライドしてクラッチハウジング２５（フロントプロペ
ラシャフト３３）と第一の中間軸５２（リヤプロペラシ
ャフト１６）とを直結し、高トルクを確実に伝達するよ
うになっている。

【００１５】そしてコントローラ４５は、トランスファ
モード信号の入力により四輪高速駆動（４Ｈ）への切換
え及びトルク配分制御を実行すべく、多板クラッチ９の
電磁コイル２６を励磁させると共に、車輪速センサー４
３，４４の検出値に基づいてその電流量を増減するよう
になっている。車輪速センサー４３，４４は、第二の中
間軸５６に取り付けられた突起付ディスク（ギヤ）４１
に対向する前輪速度センサー４３と、第一の中間軸５２
に取り付けられた突起付ディスク４２に対向した後輪速
度センサー４４とで成る。突起付ディスク４１，４２
は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起が形成されてい
る。車輪速センサー４３，４４はその突起を感知してこ
れが通過する毎にパルス信号を出力し、コントローラ４
５の入力部４６に入力させるようになっている。この入
力情報は、演算処理部４７において演算処理され、電磁
コイル２６に供給すべき最適な電流量（電圧デューティ
比）を決める。例えば前後輪１，２で速度差があった場
合は走行中にスリップが生じているとみなして、これを
解消するような多板クラッチ９の締結力となる電圧デュ
ーティ比を決定し、出力部４８から電磁コイル２６に出
力する。

【００１６】トランスファモード信号は、シフトレバー
７の前後にそれぞれ設けられたシフト位置検出手段たる
第一のトランスファモードスイッチ（以下第一スイッチ
という）６１及び第二のトランスファモードスイッチ
（以下第二スイッチという）６２の作動によって実質的
に出力されるものであり、次表のようなＯＮ−ＯＦＦの
組み合わせでシフトレバー７の操作位置が読み取られ
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】このように二個のスイッチ６１，６２によ
ってドライバーのシフト操作を適確に読み取ることがで
きるが、四輪駆動における高速モード（４Ｈ）と低速モ
ード（４Ｌ）との違いは第二スイッチ６２の「ＯＦＦ」
と「ＯＮ」との違いだけなので、四輪高速駆動（４Ｈ）
での走行中に、万一断線などによって第二スイッチ６２
が「ＯＮ」になると、コントローラ４５は四輪低速駆動
（４Ｌ）への切換え操作が行われたものと判断してしま
う。四輪低速駆動（４Ｌ）においては、トルク配分制御
を行わなくても実質的に支障ないので、多板クラッチ９
の制御を行う必要はないが、この誤検出の場合は切換機
構８が作動していないので、多板クラッチ９が作動して
いないと（締結力が０或いは最小の状態）、四輪高速駆
動（４Ｈ）から急に二輪駆動（２Ｈ）に移行してしま
い、場合によってはオーバーステアとなることもある。
本発明はこの対策として、本来必要のない四輪低速駆動
（４Ｌ）においても電磁コイル２６を励磁させて、多板
クラッチ９に締結力を生じさせるものとした。従って四
輪高速駆動にて走行中に、第二スイッチ６２或いは配線
に異常が発生して四輪低速駆動モード（４Ｌ）に相当す
るトランスファモード信号がコントローラ４５に入力さ
れても、そのままトルク配分制御が継続され、走行安定
性が確保される。なおドライバーがシフトレバー７を操
作して四輪低速駆動が選択されたときにもトルク配分制
御が行われることになるが、切換機構８によってクラッ
チハウジング２５が拘束されているので、実際には固定
トルク配分となる。また二輪駆動モード（２Ｈ）が選択
された場合は、切換機構８のシフトスリーブ６４及び接
続シフトスリーブ２９の位置は四輪高速駆動（４Ｈ）と
同じになるが、多板クラッチ９は分断された状態である
ため、フロントプロペラシャフト３３への駆動伝達は行
われない。

【００１９】このほかこの四輪駆動車４には、クラッチ
分断状態において前輪駆動系（フロントプロペラシャフ
ト３３）を静止状態に保持するためのアクスル断続機構
６５が備えられている。このアクスル断続機構６５は、
前輪１と終減速機３４との間で分割された前輪車軸３９
の分割位置に設けられ、分割車軸３９ａ，３９ｂの対向
した端部にそれぞれ取り付けられたスプライン６６，６
７と、スライドによってこれらスプライン６６，６７を
接続・解除する接続シフトスリーブ６８と、接続シフト
スリーブ６８を適宜動作させるためのアクチュエータ６
９とにより主として構成されている。そしてコントロー
ラ４５の作動信号によって、二輪駆動（２Ｈ）のときに
はスプライン６６，６７間の接続を断つことにより、走
行に伴う前輪１からの回転が終減速装置３４において空
回りとなって、リヤプロペラシャフト３３に伝達されな
いようになっている。このように構成することで、走行
に伴う無駄なエネルギー消費を避けることができる。な
おアクチュエータ６９としては、エアシリンダや負圧に
より動作するダッシュポットなどにより構成してよい。

【００２０】次に本実施例の作用を説明する（図３参
照）。

【００２１】四輪駆動車４の走行に際して、ドライバー
がシフトレバー７を二輪駆動の位置に操作すると、第一
スイッチ６１がＯＮ、第二スイッチ６２がＯＦＦとなっ
てこのトランスファモード信号（２Ｈ）をコントローラ
４５に入力させる。この駆動モードでは多板クラッチ９
の電磁コイル２６は励磁されることがなく、エンジン３
の駆動力は後輪２のみに伝達される。またアクスル断続
機構６５は前輪１からの回転入力を断って、フロントプ
ロペラシャフト３３を回転させない。

【００２２】次にシフトレバー７が二輪駆動（２Ｈ）か
ら四輪高速駆動（４Ｈ）へと切換え操作されると、第一
スイッチ６１がＯＦＦ、第二スイッチ６２もＯＦＦとな
り、このトランスファモード信号（４Ｈ）がコントロー
ラ４５に入力される。コントローラ４５は、まず所定の
電圧デューティ比を以て電磁コイル２６を励磁させる。
この励磁によって、多板クラッチ２５は適宜な締結力を
発揮して第一の中間軸５２から第二の中間軸５６にトル
ク伝達し、静止していたフロントプロペラシャフト３３
を回転させる。フロントプロペラシャフト３３の回転が
充分上がったなら、アクスル断続機構６５を入続させて
前輪１（前輪車軸３９）とフロントプロペラシャフト３
３とを終減速装置３４を介して連結させ、前輪速センサ
ー４３及び後輪速センサー４４による前後輪速度の検出
値に基づいて、トルク配分制御（本制御）を開始する。
すなわち前後輪１，２で速度差があった場合は走行中に
スリップが生じているとみなして、これを解消するよう
な多板クラッチ９の締結力となる電圧デューティ比を決
定し、その電流値を以て電磁コイル２６を励磁させて、
多板クラッチ２５の締結力を調節する。

【００２３】またコントローラ４５に第一スイッチ６１
がＯＦＦ、第二スイッチ６２がＯＮのトランスファモー
ド信号（４Ｌ）が入力されたときにも、四輪高速駆動
（４Ｈ）と同様に電磁クラッチ２６に対して給電が行わ
れる。この切換えがシフトレバー７の操作によって正常
に行われたときは、シフトスリーブ６４が遊星歯車機構
５３の円筒状ギヤ１５と駆動スプライン６３とを接続し
てエンジン３の駆動力を減速回転してリヤプロペラシャ
フト１６に伝達させる。同時に、接続シフトスリーブ２
９が直結用スプライン２７，２８を接続することで第一
の中間軸５２とクラッチハウジング２５とを一体的に連
結し（メカロック作動）、その回転をスプロケット５
５，５７及びチェーン５８により第二の中間軸５６に伝
達して、フロントプロペラシャフト３３を回転させ、前
輪１を駆動させる。これで四輪低速駆動（４Ｌ）の状態
となる。そして検出系の不良により四輪低速のモード信
号（４Ｌ）になったとき、すなわちシフトレバー７が四
輪高速駆動の位置にあってメカニカルロックが作動して
いない場合は、多板クラッチ９が実質的に作動してその
締結力が発揮され、四輪高速駆動及びトルク配分制御が
維持される。またこの検出系の不良は、例えばコントロ
ーラ４５に備えられた自己診断機能により検出すること
で、運転席に設けられたウォーニングランプ（図示せ
ず）の点滅などによりドライバーに知らせて、適切な処
置を促すことも可能である。

【００２４】このように、シフトレバー７の操作によっ
て四輪高速駆動（４Ｈ）に切り換えられたときに、前後
輪１，２の速度差に基づいて最適な締結力となるように
多板クラッチ９を作動させてトルク配分制御を行うと共
に、四輪低速駆動（４Ｌ）に切り換えられたときにも同
様なトルク配分制御を行うようにしたので、四輪高速駆
動（４Ｈ）での走行中にトランスファモード信号が四輪
低速駆動（４Ｌ）の信号となる異常が生じても、走行安
定性を損なうことなく安全な運転を続けることができ
る。また本発明は、基本的にはコントローラ４５を一部
改良するだけで実現するものであり、極めて汎用性に富
む。

【００２５】なお本実施例にあっては、シフト手段とし
てシフトレバー７を示したが、例えば押しボタン状のス
イッチにより切換え操作を行う四輪駆動車にも同様に適
用できる。またスイッチで二輪駆動と四輪駆動の切換え
を行い、シフトレバーで四輪高速駆動と四輪低速駆動と
の切換え操作を行う四輪駆動車にも適用できる。この場
合のボタンスイッチは、コントローラにトランスファモ
ード信号を入力させるシフト位置検出手段を兼ねたもの
として構成してよい。

【００２６】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、四輪高速
駆動での走行中にトランスファモード信号が四輪低速駆
動モードとなる異常が発生しても、走行安定性を損なう
ことなく安全な運転を続けることができるという優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の四輪駆動車の一実施例を示した平面図
である。

【図２】図１の駆動系を示した平面図である。

【図３】図１の作用を説明するためのフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１前輪２後輪３エンジン４四輪駆動車７シフトレバー（操作手段）８切換機構９多板クラッチ（クラッチ機構）４３前輪速度センサー（車輪速センサー）４４後輪速度センサー（車輪速センサー）４５コントローラ６１第一のトランスファモードスイッチ（シフト位置
検出手段）６２第二のトランスファモードスイッチ（シフト位置
検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウィルワトソンアメリカ合衆国ミシガン州スターリング・ハイツ 18 １／２マイル・ロード 6690 ボーグ・ワーナー・オートモーティブ・インク・パワートレイン・システムズ・コーポレーション内 (72)発明者ダンショワルターアメリカ合衆国ミシガン州スターリング・ハイツ 18 １／２マイル・ロード 6690 ボーグ・ワーナー・オートモーティブ・インク・パワートレイン・システムズ・コーポレーション内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二輪駆動，四輪高速駆動及び四輪低速駆
動の切換えを操作するための操作手段を有した四輪駆動
車において、エンジンからの駆動力をその締結力に応じ
て決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構と、
上記操作手段に連動してクラッチ機構を機械的に固定し
四輪駆動での高速モードから低速モードに切換えるため
の切換機構と、上記操作手段のシフト位置を検出して各
駆動のトランスファモード信号を出力するシフト位置検
出手段と、該シフト位置検出手段から四輪高速駆動及び
四輪低速駆動のトランスファモード信号を入力したとき
に、上記クラッチ機構を所定の締結力が生じるように作
動させて四輪駆動モードとし、且つその締結力を、前後
輪の速度差に基づいて最適な値に制御するコントローラ
とを備えたことを特徴とする四輪駆動車。