JPH09263150A - 四輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複雑な動力伝達機構を必要とせず、軽量化及び
構造の簡略化を図ることができるとともに、低ロスの四
輪駆動装置を提供する 【解決手段】前後いずれかの車輪を主機関１に連結して
駆動する車両において、主機関１に非連結側の車輪２
に、車輪２へ駆動力を付与する駆動モータ３を連結し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の四輪駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】悪路や凍結路等での走行にあっては四輪
駆動車の優位性が認められており、近年四輪駆動車が急
増している。

【０００３】一般に、四輪駆動車は大別して常時四輪駆
動車と駆動輪選択式の四輪駆動車に分けられる。いずれ
の方式にあってもエンジン、トランスミッション、前輪
用駆動系、後輪用駆動系を有しており、常時四輪駆動車
の場合はトランスミッションの後段にビスカスカップリ
ング等の差動装置が介挿され、一方、駆動輪選択式では
断続機が介挿されている。

【０００４】このように四輪駆動車は二輪駆動車にはな
い駆動伝達機構が必要となるため、駆動系に大きなフリ
クションロス（機械抵抗）が生じる。また、四輪駆動車
では、例えば、前輪駆動（ＦＦ）車では不要なプロペラ
シャフトが必要となるため、車両の床にプロペラシャフ
トハウスが突出するシャシー構造となって室内が狭くな
る。また、乗用車でも１００Ｋｇ近い車重増となること
からも、燃費が１０ないし２０％悪化してしまう。

【０００５】なお、四輪駆動車は二輪駆動状態に切り替
えても、駆動系のフリクションロスはあまり低下せず、
燃費効率が大幅に改善するわけではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、四輪駆動
車にはその構造に起因する種々の問題があり、改善が求
められている。

【０００７】本発明は前記事項に鑑みてなされたもの
で、複雑な動力伝達機構を必要とせず、軽量化及び構造
の簡略化を図ることができる四輪駆動装置を提供するこ
とを技術的課題とする。また、機械抵抗の少ない四輪駆
動装置を提供することを技術的課題とする。

【０００８】さらに、複雑な動力伝達機構を必要としな
い四輪駆動装置において、車輪の加速スリップを防止で
きるシステムを提供することを技術的課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、前後いずれかの車輪を主機関１に連
結して駆動する車両において以下のような構成とした。

【００１０】即ち、請求項１の構成においては、主機関
１に連結していない側の車輪２に、車輪２へ駆動力を付
与する駆動モータ３を連結した。また、請求項２の構成
においては、車輪の速度を検出する速度センサ５と、こ
の速度センサ５からの信号を入力するとともに指示信号
を前記駆動モータ３に出力する主制御部７とを備え、前
記主制御部７は、速度センサ５からの情報に基づき主機
関１に連結している側の車輪４の加速スリップ可能性を
判断した場合、前記駆動モータ３を作動させて主機関１
に連結していない側の車輪２に駆動力を付与するように
した。

【００１１】さらに、請求項３の構成では、ブレーキ装
置の作動状態を検出して前記主制御部７に信号を出力す
るブレーキセンサ６を備え、前記主制御部７は、前記ブ
レーキセンサ６からの情報に基づきブレーキ装置が作動
していると判断した場合に、前記駆動モータ３に負荷を
生じさせるようにした。 〔主機関１〕主機関１はガソリンまたはディーゼルのエ
ンジンである。広義には電動機関をも含む概念である。 〔車輪２〕車輪２は主機関１に連結していない側の車輪
である。例えば、ＦＦ車であれば両後輪がこれに該当す
る。また、後輪駆動車であれば両前輪がこれに該当す
る。 〔駆動モータ３〕駆動モータ３は、交流あるいは直流の
電動モーターを例示でき、前記車輪２に接続されてい
る。その接続方法は直接２つの車輪２に夫々接続しても
よいし（この場合駆動モータ３は２台必要となる）、あ
るいはアクスルを介して接続し１台の駆動モータ３で２
つの車輪２を駆動するようにしてもよい。なお、駆動モ
ータ３に減速機８を設けた構造とすることもできる。

【００１２】なお、この駆動モータ３は駆動力を発生す
る動力として使用されるとともに、これを発電ブレーキ
として使用することができる。また、エンジンのオルタ
ネータ（発電機）の補助発電機として使用することもで
きるとともに、オルタネータに代えて常時使用すること
も可能である。 〔車輪４〕車輪４は、主機関１に連結している側の車輪
であって、一般の自動車と同様に通常のデファレンシャ
ルギアを介して駆動される。 〔速度センサ５〕速度センサ５は車輪４に設けられてお
り、発電型、光電型、電磁型等の車輪速度センサを例示
できる。この速度センサ５は車体速度の推定や車輪の加
速スリップ検出のために使用される。

【００１３】なお、速度センサ５は前記車輪２にも設け
ることが望ましい。 〔ブレーキセンサ６〕ブレーキセンサ６は、ブレーキ装
置の作動状態を主制御部７に出力するものであり、ブレ
ーキ装置の作動を検出できるものであればどのようなも
のでもよい。例えば、ブレーキペダルの作動状態を検出
するストレインゲージや機械接点式のスイッチ、あるい
はブレーキ機構のブレーキ圧力を検出する圧力センサ等
を挙げることができる。 〔主制御部７〕主制御部７は速度センサ５及びブレーキ
センサ６の作動状態、その他必要に応じて主機関１のス
ロットル開度、気温情報、アクセル開度、トランスミッ
ションのシフト位置等が入力され、車体が最も安定する
よう駆動モータ３の動作状態を制御する。

【００１４】なお、前記主制御部１１は例えば、中央処
理装置（ＣＰＵ），読み出し／書き込みメモリ（ＲＡ
Ｍ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ
／Ｏ）と、これらを接続するバスを備えるようにすると
よい。 〔減速機８〕駆動モータ３に減速機８を設ける構造の場
合、この減速機８は平ギアあるいは遊星ギアを使用する
ことができる。なお、この減速機８は、駆動モータ３の
トルク特性と実際の走行抵抗特性とを整合するための機
構である。

【００１５】前記した構成において、滑りやすい路面等
での車両発進時、主機関１と連結している車輪４に加速
スリップが生じそうになったときは、主制御部７は速度
センサ５からの情報に基づき車輪４のスリップ可能性を
感知する。

【００１６】すると、主制御部７は前記駆動モータ３に
電力を供給し、主機関１に連結していない車輪２を駆動
して、発進のアシストを行う。このように主機関１に非
連結の車輪２に駆動力が付与されることから車両全体の
推進力が向上し、ひいては主機関１に連結する車輪４の
スリップが防止されて、車両の円滑な発進が可能とな
る。

【００１７】一方、車両走行中の減速時には、ブレーキ
センサ６からの信号により主制御部７は車両が制動中で
あることを判断する。すると、主制御部７は前記駆動モ
ータ３を発電機として作動させて負荷を生じさせること
により、主機関１に非連結の車輪２を減速する。このと
き車輪２は通常ブレーキとともに、この負荷がかかるた
め制動力が向上する。

【００１８】なお、駆動モータ３から吸収したエネルギ
ーはバッテリーに還流するか、あるいは抵抗器で発散さ
せるとよい。このように駆動モータ３にリターダとして
の機能をもたせる。

【００１９】以上のように、一般の四輪駆動車に近い走
破性を持ちながら、従来必要だった駆動系を大幅に削減
できる。なお、主機関１と駆動モータ３とには出力差が
あるが、実際にはあまり問題とならない。即ち、乗用車
の使用条件を考えると、全輪にエンジンと直結した大き
な駆動力が必要となる局面は稀で、多くは凍結路等にお
ける発進時のようにさほど大きな出力を要しない場合が
多い。

【００２０】したがって、駆動モータによるアシストで
も多くの場面において有効な駆動力を与えることができ
る。また、高出力の駆動モータを使用すれば悪路専用車
にも適用可能となるのは勿論である。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図３
に基づいて説明する。この実施の形態は前輪駆動車に本
発明を適用したものである。

【００２２】車両の前部には主機関１としてのエンジン
が設けられており、クラッチ、トランスミッション及び
デファレンシャルギア等からなる駆動系１ａが一体に設
けられている。そして、この駆動系１ａを介して車輪
（前輪）４、４が駆動できるように構成されている。こ
れら車輪４、４には夫々速度センサ５が設けられてい
る。

【００２３】一方、この車両の後輪（車輪２）は主機関
１に連結されておらず、これら車輪２には駆動モータ３
が連結されている。この駆動モータ３は図２に示すよう
に、リアアクスル（図示せず）のナックル２０に設けら
れており、駆動モータ３は内部に減速機８を設けてあ
る。この減速機８にはハブ２１が設けられており、この
ハブ２１は前記ナックル２０にベアリング２２を介して
軸支されている。

【００２４】前記ハブ２１にはディスクロータ２３が固
定されている。そして、このディスクロータ２３には車
輪２のホイールが固定される。なお、駆動モータ３には
速度センサ５ａが設けられている。

【００２５】また、車両にはブレーキ装置の作動状態を
検出するブレーキセンサ６が設けられており、このブレ
ーキセンサ６からはブレーキが作動しているか否かに応
じて信号が出力されるようになっている。なお、ブレー
キセンサ６の機構としては、ブレーキペダルが運転者に
踏まれたときにオンとなるセンサを例示できる。

【００２６】前記速度センサ５の出力信号及びブレーキ
センサ６からの出力信号は、主制御部７に入力されてい
る。この主制御部７は、中央制御部及びメモリーを含む
インテリジェントプロセッサーである。そして、主制御
部７は、前記速度センサ５の出力信号に基いて前記駆動
モータ３に印加する電力を制御するとともに、車両に設
けられたブレーキセンサ６からの信号に応じて前記駆動
モータ３に負荷を生じさせるよう作動する。

【００２７】図３は主制御部７の原理的な構成例を示
し、前記速度センサ５、５からの信号は加速スリップ判
定部７１、７２に入力されるようになっている。また、
速度センサ５、５からの信号及び前記速度センサ５ａ、
５ａからの信号は車体速度推定部７３に入力されてい
る。前記加速スリップ判定部７１、７２からの夫々の出
力は論理和回路７４に入力されている。一方、前記速度
センサ５ａ、５ａからの信号は前記車体速度推定部７３
からの信号とともに比較部７５、７６に夫々接続されて
いる。

【００２８】そして、前記論理和回路７４からの信号は
左輪側の駆動モータ３と右輪側の駆動モータ３に入力さ
れている。この論理和回路７４からの信号は前記駆動モ
ータ３、３の電力を増大する方向に制御するものであ
る。

【００２９】一方、前記比較部７５、７６からの出力も
前記駆動モータ３、３に入力されている。この比較部７
５、７６からの信号は前記駆動モータ３、３の電力を制
御するとともに、電源回路（図示せず）を切り替えて駆
動モータ３、３を発電機として作動させるものである。

【００３０】なお、前記説明は前輪駆動車について述べ
たが、後輪駆動車であっても車輪４、４と車輪２、２が
逆転するだけで同様に成立するのは勿論である。また、
前記速度センサ５、５と速度センサ５ａ、５ａからの出
力はアンチロックブレーキのための信号源としても使用
される。

【００３１】前記した構成において本実施の形態の動作
を説明する。車両の発進時、車輪４に加速スリップが生
じたときは、加速スリップ判定部７１、７２が両輪のス
リップ状態を判定する。この判定方法は車輪の加速度が
特定のしきい値より高いか否かにより判断するものであ
る。なお、このとき四輪のすべての車輪の内、最低の車
輪速度に対して駆動輪の車輪速度を比較することにより
加速スリップの判定をすることが理想的である。

【００３２】そして、加速スリップ判定部７１、７２の
いずれかがスリップと判断すると論理和回路７４からの
信号はハイレベルとなり、前記駆動モータ３、３の電力
を増大する方向に制御する。

【００３３】これにより車両は四輪駆動に変更し、車両
の推進力が増大して発進が容易となり、加速スリップが
低減する。なお、このとき車体速度と車輪２、２の回転
速度とに速度差が出ないように前記駆動モータ３、３の
電力制御がなされる。即ち、前記車体速度推定部７３に
て、前記速度センサ５、５と速度センサ５ａ、５ａから
の出力に基づき車体速度を推定する。そして、この推定
した車体速度と後右車輪２の速度とが比較部７５にて比
較され、車体速度の方が後右車輪２の速度より速い場合
は右輪側の駆動モータ３の電力が増加されるとともに、
推定車体速度の方が後右車輪２の速度より遅い場合は右
輪側の駆動モータ３の電力が減少される。

【００３４】同様に、前記推定した車体速度と後左車輪
２の速度とが比較部７６にて比較され、推定車体速度の
方が後左車輪２の速度より速い場合は左輪側の駆動モー
タ３の電力が増加されるとともに、車体速度の方が後左
車輪２の速度より遅い場合は左輪側の駆動モータ３の電
力が減少される。これにより、前輪の加速スリップ防止
の制御中に後輪が加速スリップしてしまうことを防ぎな
がら、後輪が必要とする駆動力を充分に付与することが
できる。

【００３５】一方、車両の減速時には、ブレーキセンサ
６からの信号により主制御部７が車両が制動中であるこ
とを判断する。すると、主制御部７は前記駆動モータ３
を発電機として作動させ車輪２を減速する。このとき車
輪２は通常ブレーキとともに、駆動モータ３の負荷がか
かるため制動力が向上する。

【００３６】このように、一般の四輪駆動車に近い走破
性を持ちながら、従来必要だった駆動系を大幅に削減で
きるため、従来のような駆動系のフリクションがなく、
駆動力のロスが少ない。しかも、構造が簡単でプロペラ
シャフト等も不要であるため重量増やシャシーの出っ張
り等がなくなる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、主機関に連結していな
い側の車輪に駆動モータを設けたので、一般の四輪駆動
車に近い走破性を持ちながら、従来必要だった駆動系を
大幅に削減できる。

【００３８】このため、フリクションロスの低減と軽量
化を図ることができ、車両の燃費効率も向上させること
ができる。また、ブレーキ時には駆動モータに負荷を生
じさせるため、制動力を増加させることができ、車両の
制動性能を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す系統図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す駆動モータ付近の断
面図である。

【図３】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１・・主機関 １ａ・・駆動系 ２・・主機関に非連結側の車輪（後輪） ３・・駆動モータ ４・・主機関に連結する側の車輪（前輪） ５，５ａ・・速度センサ ６・・ブレーキセンサ ７・・主制御部 ８・・減速機 ２０・・ナックル ２１・・ハブ ２２・・ベアリング ２３・・ディスクロータ ７１，７２・・判定部 ７３・・車体速度推定部 ７４・・論理和回路 ７５，７６・・比較部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後いずれかの車輪を主機関に連結して駆
   動する車両において、 前記主機関に非連結側の車輪
   に、車輪へ駆動力を付与する駆動モータを連結したこと
   を特徴する四輪駆動装置。
2. 【請求項２】車輪の速度を検出する速度センサと、この
   速度センサからの信号を入力するとともに指示信号を前
   記駆動モータに出力する主制御部とを備え、 前記主制御部は、速度センサからの情報に基づき主機関
   に連結している側の車輪の加速スリップ可能性を判断し
   た場合、前記駆動モータを作動させて主機関に非連結側
   の車輪に駆動力を付与することを特徴とする請求項１記
   載の四輪駆動装置。
3. 【請求項３】ブレーキ装置の作動状態を検出して前記主
   制御部に信号を出力するブレーキセンサを備え、 前記主制御部は、前記ブレーキセンサからの情報に基づ
   きブレーキ装置が作動していると判断した場合、前記駆
   動モータに負荷を生じさせることを特徴とする請求項１
   記載の四輪駆動装置。