JPS61139519A

JPS61139519A - ４輪駆動車の駆動輪切換え制御装置

Info

Publication number: JPS61139519A
Application number: JP59262219A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩; Akihiko Muraoka; 村岡　明彦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4613008A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、常時は前２輪又は後２輪のいずれか一方を
駆動し、必要に応じて前２輪及び後２輪の双方を駆動す
る４輪駆動車（いわゆるパートタイム型４輪駆動車）に
おける、その２輪駆動状態と４輪駆動状態との間の切換
えを制御するための装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の４輪駆動車の駆動輪切換え制御装置として、２輪
駆動状態と４輪駆動状態との間で切り換えるための駆動
輪切換え装置を、制動時にストップランプを点灯させる
ためのブレーキスイッチと連動させ、常時は２輪駆動状
態とし、制動時にブレーキスイッチがオンとなった時に
４輪駆動状態に切り換えることにより、制動時の後輪の
ロックを防止し、走行安定性を確保するものが知られて
いる。（ｒＭｏｔｏｒ　　ＦａｎＪ　１９８４年１０月
号、第１０１頁の記載等を参照のこと。）〔発明が解決
しようとする問題点〕しかしながら、このような従来の４輪駆動車の駆動輪切
換え制御装置にあっては、ブレーキペダルを踏み、ブレ
ーキスイッチがオンになると、必ず４輪駆動状態となる
構成であるため、軽度の制動時のような不必要な場合に
も４輪駆動状態に切り換わってしまい、不快感を伴う他
、駆動輪切換え機構の耐久性が落ちてしまうという問題
点があった。

また、一般に、車輪の接地面に作用する力は、車輪の走
行方向に掛かる駆動力又は制動力と、タイヤに対して横
方向に掛かるサイドフォースとのベクトル和である。一
方、車輪と路面との間の摩擦力は、車輪に掛かる上下方
向の車体重量と、車輪と路面との間の摩擦係数との積で
ある。そして、上記ベクトル和がその摩擦力を越えられ
ないので、駆動力又は制動力が大きくなると、相対的に
サイドフォースが小さい値しかとり得す、従って、急加
速時や急制動時には、サイドフォースに関係するコーナ
リングフォースの限界値が小さくなり、車両の操縦性及
び安定性が悪化するという問題点がある。そして、この
問題点は、降雨時などの摩擦係数が小さい場合に、著し
く現れる。

この発明は、このような従来の４輪駆動車の駆動輪切換
え制御装置の有する問題点に着目してなされたもので、
路面と車輪との間の摩擦係数、すなわち車外の降雨量の
程度、及び車両の加速度又は減速度の程度に応じて、２
輪駆動状態と４輪駆動状態との切換えを適切に行うと共
に、降雨量が多く、路面の摩擦係数が小さい時、あるい
は急加速時又は急減速時における車両の操縦性及び安定
性を向上させ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〕

そこで、この発明に係わる４輪駆動車の駆動輪切換え制
御装置の特徴は、第１図に示すように、制御信号によっ
て２輪駆動状態と４輪駆動状態との間で切換え可能な駆
動輪切換え装置１と、車外の降雨量を検出する降雨量検
出手段２と、車両の加減速度を検出する加減速度センサ
３と、前記降雨量検出手段２により検出された降雨量に
応じて変化する基準加速度又は基準減速度を設定する基
準加減速度設定手段４と、前記加減速度センサ３により
検出された加速度又は減速度と前記基準加速度又は前記
基準減速度との大小関係を判定する加減速度判定手段５
と、前記加速度又は前記減速度が前記基準加速度又は前
記基準減速度より小さいときに２輪駆動状態とする制御
信号を出力し、前記加速度又は前記減速度が前記基準加
速度又は前記基準減速度より大きいときに４輪駆動状態
とする制御信号を出力する制御信号出力手段６とを備え
たことにある。

〔作用〕

そして、この発明に係わる４輪駆動車の駆動輪切換え制
御装置の作用は、降雨量検出手段によって降雨量を検出
し、その降雨量に基づいて基準加速度又は基準減速度を
可変となるように設定し、加減速度センサにより検出し
た車両の加速度又は減速度をその基準加速度又は基準減
速度と比較し、加速度が基準加速度よりも小さいとき、
又は、減速度が基準減速度よりも小さいときに２輪駆動
状態とし、加速度が基準加速度よりも大きいとき、又は
、減速度が基準減速度よりも大きいときに４輪駆動状態
に切り換え、もって、降雨量及び加速度又は減速度の程
度に応じて２輪駆動状態又は４輪駆動状態に適切に切り
換えると共に、降雨量が多い時あるいは急加速時又は急
減速時における車両の操縦性及び安定性を向上させるも
のである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例につき、図面を参照して説明す
る。

第２図は、この発明に係わる４輪駆動車の駆動輪切換え
制御装置の実施例の構成を示す図である。

この実施例は、常時は前２輪を駆動し、必要時に前２輪
及び後２輪の計４輪を駆動する形式の４輪駆動車を例示
している。しかし、常時は後２輪を駆動し必要時に４輪
を駆動する形式の４輪駆動車の場合にも同様に適用され
るものである。

第２図において、エンジン７の駆動力は、変速機８によ
って変速された後、変速機８の両側方の出力軸９から取
り出され、継手１０及び前車軸１１を介して、前輪１２
に伝達される。また、出力軸９と同様の駆動力が、変速
機８の後方の出力軸１３からも取り出゛され、この出力
軸１３のスプラインを切られた後端が、駆動輪切換え装
置ｌの内部に挿入される。

この駆動輪切換え装Ｖｔには、プロペラシャフト１４の
スプラインを切られた前端が、出力軸１３と同軸かつ適
度の隙間を有して挿入され、プロペラシャフト１４の後
端は、差動歯車装置１５及び後車軸１６を介して、後輪
１７に連結される。

駆動輪切換え装置１の内部において、内側にスプライン
を有しかつ外側に環状の溝１８ａを有するスリーブ１８
が、出力軸１３の後端及びプロペラシャフト１４の前端
にスプライン嵌合される。

スリーブ１８の溝１８ａには２又のヨーク１９が嵌合し
、ヨーク１９はシャフト２０に固定される。

そして、シャフト２０にはソレノイド２１が取り付けら
れ、このソレノイド２１は駆動回路２３からの励磁電流
によって駆動されると共に、シャフト２０はスプリング
（図示しない）によって常時矢印Ａ方向に付勢されてい
る。

２は降雨量検出手段で、この降雨量検出手段２は、例え
ば、車体のフード２４上に取り付けられた雨滴センサ２
５と、増幅回路（図示しない）と、平滑回路（図示しな
い）とを直列に接続して構成される。

この降雨量検出手段２によれば、雨滴センサ２５によっ
て、その受圧面に当たる雨滴の圧力の強さと頻度に応じ
た電圧信号が出力され、その電圧信号を増幅回路により
増幅し、平滑回路により平滑化することによって、降雨
量を表すアナログ信号が得られる。

３は車体の適宜の位置に取り付けられた加減速度センサ
であり、走行中の車両の加減速度を表すアナログ信号を
出力する。この場合、符号が（＋）であれば加速度であ
り、（−）であれば減速度である。

あるいは、変速機８の出力軸の回転を取り出すスピード
メータケーブル（図示しない）に設けられた車速センサ
や、車輪の回転数を検出する車速センサを用い、この車
速センサのパルス信号に基づいて車速を計測し、その車
速の変化率を求めることによって、加減速度を検出する
ようにしてもよい。

２６はＡ／Ｄ変換器であり、降雨量検出手段２から出力
される降雨量を表すアナログ信号をデジタル信号に変換
するものである。また、２７もＡ／Ｄ変換器であり、加
減速度センサ３から出力される加減速度を表すアナログ
信号をデジタル信号に変換するものである。

２８はマイクロコンピュータであり、このマイクロコン
ピュータ２８によって駆動回路２３が制御される。

マイクロコンピュータ２８は、少なくともインタフェー
ス回路２９と演算処理装置３０と記憶袋Ｎ３１とを含ん
で構成され、インタフェース回路２９にはＡ／Ｄ変換器
２６．２７及び駆動回路２３が接続される。

第１図は、この発明に係わる４輪駆動車の駆動輪切換え
制御装置の構成を示すプロッタ図である。

同図において、基準加減速度設定手段４は、降雨量検出
手段２によって検出された降雨量に基づいて、基準加速
度Ｄ　Ａ　ｏ又は基準減速度ＤＤＯを設定するものであ
る。

第３図は、降雨量と基準加速度ＤＡＯ又は基準減速度Ｄ
　Ｄ　ｏの関係を示す図である。

同図において、基準加速度Ｄ　Ａ　ｏは降雨量が少ない
時には大きな値をとり、降雨量が多くなると小さくなる
。そして、降雨量が所定値以上では、基準加速度Ｄ　Ａ
　ｏは一定値をとる。

そして、車両の実際の加速度ＤＡがこの基準加速度ＤＡ
０より大きい時には４輪駆動状態（４ＷＤ　：　Ｆｏｕ
ｒ　Ｗｈｅｅｌｓ　Ｄｒｉｖｉｎｇ）とし、加速度ＤＡ
が基準加速度ＤＡ０より小さい時には２輪駆動状Ｉｌｌ
　（２ＷＤ　：　Ｔｗｏ　　Ｗｈｅｅｌｓ　Ｄｒｉｖｉ
ｎｇ）とするものである。

一方、基準減速度ＤＤ、は降雨量が少ない時には大きな
値をとり、降雨量が多くなると小さくなる。そして、降
雨量が所定値以上では、基準減速度ＤＤ、は一定値をと
る。

そして、車両の実際の減速度ＤＤがこの基準減速度ＤＤ
、より大きい時には４輪駆動状態（４ＷＤ）とし、減速
度ＤＤが基準減速度ＤＤＯより小さい時には２輪駆動状
態（２ＷＤ）とするものである。

なお、この降雨量と基準加速度Ｄ　Ａ　ｏ及び基準減速
度ＤＤｏとの関係は、記憶装置３１にテーブルマツプと
して記憶しておいてもよいし、あるいは、予め関数式と
して求めておいてもよい。

第１図に戻って、加減速度判定手段５は、加減速度セン
サ３によって検出された車両の加速度ＤＡ又は減速度Ｄ
Ｄを、基準加減速度設定手段４によって設定された基準
加速度Ｄ　Ａ　ｏ又は基準減速度ＤＤＯと比較して、そ
の大小関係を判定する。

そして、第３図に示すように、２輪駆動状態とするか、
又は４輪駆動状態とするかを決定する。

制御信号出力手段６は、加減速度判定手段５の判定結果
に基づいて、２輪駆動状態とする場合には、論理値“０
”を出力し、４輪駆動状態とする場合には、論理値“１
”を出力する。

駆動回路２３は、制御信号出力手段６の出力が“０”で
ある時には、励磁電流の出力値をＯとし、制御信号出力
手段６の出力が“１″である時には、所定値の励磁電流
を出力する。

次ぎに、この発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図において、まず、降雨量検出手段２は
、雨滴センサ２５の受圧面に当たる雨滴の圧力の強さと
頻度に基づいて、降雨量を表すアナログ信号を出力し、
その信号はＡ／Ｄ変換器２６によってデジタル信号に変
換され、マイクロコンピュータ２８のインタフェース回
路２９に入力される。また、加減速度センサ３からの車
両の加減速度を表すアナログ信号も、Ａ／Ｄ変換器２７
によってデジタル信号に変換され、同じく、インタフェ
ース回路２９に入力される。

第４図は、マイクロコンピュータ２Ｂにおいて実行され
る演算処理の手順を示すフローチャートである。

同図において、ステップ■では、降雨量検出手段２より
検出され、Ａ／Ｄ変換器２６によりデジタル信号に変換
された降雨量の値が読み込まれ、ステップ■では、加減
速度センサ３により検出され、Ａ／Ｄ変換器２７により
デジタル信号に変換された加減速度の値が読み込まれる
。ステップ■では、その加減速度をその符号と値から、
（＋）であればその値をもって加速度ＤＡとし、（−）
であればその絶対値をもって減速度ＤＤとする。

ステップ■において減速度ＤＤと判定された場合には、
ステップ■で、ステップ■で読み込んだ降雨量に基づい
て、第３図に示す基準減速度ＤＤ。

を、テーブルルックアップ又は関数式の演算によって求
める。次いで、ステップ■で、ステップ■で読み込まれ
、ステップ■で減速度であると判定された減速度ＤＤを
、ステップ■で設定された基準減速度Ｄ　Ｄ　ｏと比較
し、ＤＤ＜ＤＤｏである場合には、ステップ■で制御信
号出力手段６から論理値“０”を駆動回路２３に出力す
る。

この場合は、駆動回路２３からは励磁電流がソレノイド
２１に供給されず、ソレノイド２１は非通電状態となる
。

第２図において、ソレノイド２１が非通電状態である場
合は、シャフト２０がスプリングによって矢印Ａ方向に
付勢され、スリーブ１８がプロペラシャフト１４の前端
のスプラインから外れ、エンジン７の駆動力が前輪１２
のみに伝達される２輪駆動状態となる。

この場合は、降雨量が少ないか、あるいは減速度ＤＤが
小さいので、車輪は前後４輪のいずれも充分なコーナリ
ングフォースを発生し得る余地があり、車両の操縦性や
安定性には特に問題はない。

第４図に戻って、ステップ■で制御終了か否かを見る。

また、ステップ■においてＤＤ≧ＤＤ、である場合には
、ステップ■で制御信号出力手段６から論理値“１”を
駆動回路２３に出力する。

この場合は、駆動回路２３から所定値の励磁電流がソレ
ノイド２１に出力され、ソレノイド２１は通電状態とな
る。

第２図において、ソレノイド２１が通電状態である場合
には、シャフト２０がソレノイド２１の吸引力によって
スプリングの付勢力に抗して、矢印Ｂ方向に移動し、ス
リーブ１８が出力軸１３の後端のスプラインと、プロペ
？シャフト１４の前端のスプラインの双方に嵌合し、従
って、エンジン７の駆動力が前端１２及び輯輪１７の双
方に伝達される４輪駆動状態となる。

この場合は、第３図に示すように、降雨量が少な（でも
減速度ＤＤが大きいか、減速度ＤＤが小さくても降雨量
が多いか、あるいは、降雨量が多くかつ減速度ＤＤが大
きい状態にある。

この状態において、仮に２輪駆動状態のままであるとす
ると、前後４輪にはいずれも制動装置による制動力が掛
かると共に、駆動輪（常時前２輪あるいは常時後２輪の
いずれの場合に係わらず）には、減速中のエンジン７か
らの駆動力がエンジンブレーキの形で制動力と同じ方向
に掛かる。このため、駆動輪に掛かる制動力が大きくな
り、相対的に限界コーナリングフォースが小さくなり、
駆動軸側が滑り易くなって、車両の操縦性及び安定性が
悪化する。

そこで、このような状態において４輪駆動状態に切り換
えると、エンジン７からの制動方向の駆動力が前２輪及
び後２輪の双方に分配され、エンジンブレーキは前後４
輪で確保されながら、常時駆動されていた側の車輪のエ
ンジンブレーキによる制動力が小さくなり、相対的に限
界コーナリングフォースが大きくなって、車両全体の操
縦性と安定性が向上することになる。

第４図に戻って、次ぎに、ステップ■で制御が終了か否
かを見る。

また、ステップ■で、ステップ■で読み込まれた加減速
度が、ステップ■で加速度ＤＡであると判定された場合
は、次ぎに、ステップ■において、ステップ■で読み込
まれた降雨量に基づいて、第３図に示すように、テーブ
ルルックアップ又は関数式の演算によって、基準加速度
ＤＡ、を設定し、次ぎに、ステップ［相］において、ス
テップ■で読み込まれ、ステップ■で加速度ＤＡである
と判定された加速度ＤＡを、ステップ■で設定された基
準加速度ＤＡ、と比較する。

ステップ［相］において、ＤＡ＜ＤＡ、である場合には
、ステップ■に移行して制御信号出力手段６から論理値
“０”を出力し、前述したと同様に駆動輪切換え装置１
は２輪駆動状態となる。

この場合は、加速度ＤＡが小さくかつ降雨量も少ないの
で、車両の操縦性や安定性には問題はない。

ステップ［相］において、ＤＡ≧ＤＡ、である場合には
、ステップ■へ移行して、駆動輪切換え装置１を４輪駆
動状態とする。

この場合は、第３図に示すように、降雨量が少なくても
加速度ＤＡが大きいか、加速度ＤＡが小さくても降雨量
が多いか、あるいは、降雨量が多くかつ加速度ＤＡが大
きい状態にある。

この状態において、仮に２輪駆動状態のままであるとす
ると、駆動輪（常時前２輪あるいは常時後２輪のいずれ
の場合に係わらず）に掛かる駆動力が摩擦係数を考慮し
た場合に大きくなり、相対的に限界コーナリングフォー
スが小さくなって、車両の操縦性及び安定性が悪化する
。

そこで、このような状態において４輪駆動状態に切り換
えると、エンジン７からの駆動力が前２輪及び後２輪の
双方に分配され、車両全体として必要な駆動力は前後４
輪で確保されながら、常時駆動されていた側の車輪の駆
動力が小さくなり、相対的に限界コーナリングフォース
が大きくなって、車両全体の操縦性と安定性が向上する
ことになる。

第４図に戻って、以上の処理は、制御終了まで継続され
る。

なお、上述した実施例において、駆動輪切換え装置１の
切換え用の駆動装置としてソレノイドを用いた場合を示
したが、モータを用いることもできる。

第５図は、上述した実施例の変形例の構成を示す図であ
る。

同図において、３２は電源であり、３３は、自動操作位
置３３ａ１手動４輪駆動状態位Ｗ３３ｂ及び中立位Ｗ（
手動２輪駆動状態位Ｎ）の３位置を持つ切換えスイッチ
である。そして、降雨量検出手段２．加減速度センサ３
．マイクロコンビュ−タ２８及びソレノイド２１又はモ
ータの構成及び接続の仕方は、上述した実施例の場合と
同じでよい。

この変形例によれば、切換えスイッチ３３を自動操作位
置３３ａに切り換えると、上述した実施例と同様に、降
雨量検出手段２からの降雨量と減速度センサ３からの加
減速度の大きさに応じて、２輪駆動状態と４輪駆動状態
との間の切換え制御が自動的に行われる。

また、切換えスイッチ３３を中立位置又は手動４輪駆動
状態位置３３ｂにすると、自動操作がオフ状態となって
、制御装置は手動操作状態となる。

この場合、切換えスイッチ３３を中立位置にすると、ソ
レノイド２１　（又はモータ）は通電されず、駆動輪切
換え装置１は２輪駆動状態となり、切換えスイッチ３３
を手動４輪駆動状態位置３３ｂにすると、ソレノイド２
１　（又はモータ）が通電され、駆動輪切換え装置１は
４輪駆動状態に切り換えられる。

なお、制御装置としては、上述したマイクロコンピュー
タによるものの他、関数発生器、比較回路等の電子回路
を組み合わせて構成したものでもよい。

また、この発明は、常時は前２輪を駆動し、必要な場合
に４輪駆動状態に切り換える形式の４輪駆動車、および
、常時は後２輪を駆動し、必要な場合に４輪駆動状態に
切り換える形式の４輪駆動車の双方に対して適用するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係わる４輪駆動車の駆
動輪切換え制御装置によれば、車外の降雨量を検出し、
検出した降雨量に基づいて車両の実際の加速度又は減速
度を判断する基準となる基準加速度又は基準減速度を可
変に設定し、さらに、検出された車両の加速度又は減速
度をこの基準加速度又は基準減速度と比較し、この比較
結果に応じて２輪駆動状態又は４輪駆動状態に切り換え
る構成としたため、降雨量及び加速度又は減速度の大き
さに応じて駆動状態が適切に選択される。そして特に、
降雨量が少なく、従って、路面と車輪の間の摩擦係数が
大きくても、駆動力や制動力が大きい場合、あるいは、
駆動力や制動力が小さくても、降雨量が多く、従って、
摩擦係数が小さい場合に、４輪駆動状態に切り換えられ
、常時駆動される側に掛かる駆動力又は制動力が反対側
の車輪にも分担され、常時駆動される側の限界コーナリ
ングフォースが大きくなるので、車両の操縦性及び安定
性が向上するという効果が得られる。

また、２輪駆動状態において急制動時に被駆動輪側に発
生し易い被駆動車輪のロック現象、およびこれに伴う走
行不安定が、急制動時に４輪駆動状態に切り換えられる
ことによって、その被駆動であった車輪にもエンジンブ
レーキが働くので、車輪のロックが防止され、急制動時
の制動性能及び走行安定性が向上するという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の４輪駆動車の駆動輪切換え制御装置
の構成を示すブロック図、第２図はその実施例の構成を
示す図、第３図は降雨量と基準加速度ＤＡ。又は基準減
速度ＤＤＯの関係を示す図、第４図はその制御装置を構
成するマイクロコンピュータにおいて実行される演算処
理の手順を示すフローチャート、第５図は上述した実施
例の変形例の構成を示す図である。１・・・駆動輪切換え装置、２・・・降雨量検出手段、
３・・・加減速度センサ、４・・・基準加減速度設定手
段、５・・・加減速度判定手段、６・・・制御信号出力
手段、７・・・エンジン、９・・・出力軸、１２・・・
前輪、１３・・・出力軸、１４・・・プロペラシャフト
、１７・・・後輪、１８・・・スリーブ、１９・・・ヨ
ーク、２０・・・シャフト、２１・・・ソレノイド、２
３・・・駆動回路、２５・・・雨滴センサ、２８・・・
マイクロコンピュータ、２９・・・インタフェース回路
、３０・・・演算処理装置、３１・・・記憶装置。

Claims

【特許請求の範囲】

制御信号によって２輪駆動状態と４輪駆動状態との間で
切換え可能な駆動輪切換え装置と、車外の降雨量を検出
する降雨量検出手段と、車両の加減速度を検出する加減
速度センサと、前記降雨量検出手段により検出された降
雨量に応じて変化する基準加速度又は基準減速度を設定
する基準加減速度設定手段と、前記加減速度センサによ
り検出された加速度又は減速度と前記基準加速度又は前
記基準減速度との大小関係を判定する加減速度判定手段
と、前記加速度又は前記減速度が前記基準加速度又は前
記基準減速度より小さいときに２輪駆動状態とする制御
信号を出力し、前記加速度又は前記減速度が前記基準加
速度又は前記基準減速度より大きいときに４輪駆動状態
とする制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えた
４輪駆動車の駆動輪切換え制御装置。