JPS62191224A - 四輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents

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） 本発明は、前後輪への駆動力配分比を所定の制御条件に
より制御させるようにした四輪駆動車の駆動力配分制御
装置に関する。

（従来の技術） 従来の四輪駆動車の駆動力配分制御装置としては、例え
ば、「自動車工学全書９＠　動力伝達装置」（昭和５５
年１１月　■山海堂発行）の第９２ページ〜第９５ペー
ジに記載されているような装置が知られている。

′この従来装置は、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを手
動により切り替える。いわゆるパートタイム式であり、
４輪駆動状態では前後輪の駆動力配分比が５０（前輪側
）：５０（後輪側）となる装置であった・ また、従来の四輪駆動車の駆動力配分装置としては、例
えば、「走れ！四輪駆動車」　（昭和５２年９月３０日
　株山海堂発行）の第１５７ページに記載されているよ
うに、遊星歯車構造の差動装置を用いて、前後輪の駆動
力配分比を３７（前輪側）：６３（後輪側）とする装置
が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の駆動力配分装置にあっ
ては、駆動力配分比が一義的に定まったものであったた
め、摩擦係数の異なる路面状態への対応性がないという
問題点があった。

つまり、前者の従来例では、４輪駆動状態では駆動力配
分が等配分である４輪直結状態であったため、低摩擦係
数路（雪道等）での走行には適しているが、高摩擦係数
路（乾燥アスファルト路等）での旋回時にはアンダース
テア傾向が高くなるものであった。

また、後者の従来例では、摩擦係数が高めの路面走行に
は適しているが、低摩擦係数路での走行では、車輪がス
リップしたり、旋回時にスピンをしたりしてしまうもの
であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために本発明では
、以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を第１図に示すクレーム概念図により
説明すると、前後輪１．２への駆動力伝達系の途中に設
けられた可変トルククラッチ３と、該可変トルククラッ
チ３を作動させるアクチュエータ４と、検知手段５から
の人力信号に基づいて、可変トルククラッチ３のクラッ
チ締結力を制御する制御信号を前記アクチュエータ４に
対して出力する制御手段６と、を備えた四輪駆動車の駆
動力配分制御装置において、前記検知手段５として、路
面状ｙＥ検知手段５０１と車両駆動力検知手段５０２と
を含み、前記制御手段６を、路面状態に応じて定めた前
後輪１，２の駆動力配分比と、車両駆動力と、によって
決定したクラッチ締結力が得られる制御信号を出力する
手段とし、路面摩擦係数が小さい程、前後輪の駆動力配
分比を等配分方向へ制御するようにした。

（作　用） 従って、本発明の四輪駆動車の駆動力配分制御装置では
、上述のように、路面摩擦係数に応じて前後輪の駆動力
配分を可変にする手段としたことで、雪路等の低摩擦係
数路では、等配分もしくは等配分に近い前後輪の駆動力
配分比となり、路面グリップ力が増大してスリップやス
ピンの少ない走行となり、そして、路面摩擦係数が高ま
るに従って２輪駆動方向に駆動力配分が変化し、旋回時
のアンダーステア傾向等が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、後輪駆動をベース
にした四輪駆動車の駆動力配分制御装置を例にとる。

まず、第２図〜第６図に示す実施例についてその構成を
説明する。

１０は駆動力配分装置であって、第２図に示すように、
駆動入力軸１１．トランスミッション１２、入力軸１３
．後輪側駆動軸１４．多板摩擦クラッチ１５．オイルポ
ンプ１６．圧油吐出管１７、オイル吸入管１８．リザー
ブタンク１９．ギヤトレーン２０．前輪側駆動軸２１を
備えている。

上記駆動入力軸１１は、エンジン及びクラッチを経過し
た駆動力が入力される軸である。

上記トランスミッション１２は、前記駆動入力軸１１か
らの回転駆動力をシフト操作により選択した変速段位置
に応じて変速させるもので、実施例では平行な二本のシ
ャフトに異なるギヤ比の歯車組を設けたタイプのものを
用いている。

上記入力軸１３は、トランスファとしての多板摩擦クラ
ッチ１５へ前記トランスミッション１２からの回転駆動
力を入力させる軸である。

上記後輪側駆動軸１４は、前記入力軸１３と同芯上に直
結させたもので、入力軸１３からの回転駆動力がそのま
ま伝達される。

上記多板摩擦クラッチ１５は、クラッチ締結圧により前
輪側への伝達駆動力の変更が可イ指なりランチで、前記
入力軸１３及び後輪側駆動軸１４に固定させたクラッチ
ドラム１５ａと、該クラッチドラム１５ａに回転方向係
合させたフリクションプレート１５ｂと、前記入力軸１
３の外周部に回転可能に支持させたクラッチハブ１５ｃ
と、該クラッチハブ１５ｃに回転方向係合させたフリク
ションディスク１５ｄと、交互に配置されるフリクショ
ンプレート１５ｂとフリクションディスク１５ｄとの一
端側に設けられるクラッチピストン１５ｅと、該クラッ
チピストン１５ｅと前記クラッチドラム１５ａとの間に
形成されるシリンダ室１５ｆと、を備えている。

上記オイルポンプ１６は、リザーブタンク１９内のオイ
ルをオイル吸入管１８から吸入し、加圧させて圧油吐出
管１７に供給するポンプで、この圧油吐出管１７は前記
シリンダ室１５ｆに連通され、オイルポンプ１６からの
加圧油供給時は、クラッチ締結圧Ｐｃをクラッチピスト
ン１５ｅに付与して、フリクションプレート１５ｂとフ
リクションディスク１５ｄとを圧接させ、入力軸１３か
らの駆動力を前輪側へ伝達させる。

上記ギヤトレーン２０は、前記クラッチハブ１５Ｃに設
けられた第１ギヤ２０ａと、中間シャフト２０ｂに設け
られた第２ギヤ２０ｃと、前輪側駆動軸２１に設けられ
た第３キヤ２０ｄと、によって構成され、多板摩擦クラ
ッチ１５の締結による前輪側への駆動力を伝達させる手
段である。

上記前輪側駆動軸２１は、車両の前輪に回転駆動力を伝
達させる軸である。

尚、第３図はトランスファの具体例を示したもので、ト
ランスファケース２２の中に前記多板摩擦クラッチ１５
やギヤ類やシャフト類が納められている。

第３図中１５ｇはディシュプレート、２３はリターンス
プリング、２４は制御圧抽入カボート。

２５は制御圧油路、２６は後輪側出力軸、２７は潤滑用
油路、２８はスピードメータ用ビニオン。

２９はオイルシール、３０はベアリング、３１はニード
ルベアリング、３２はスラストベアリング、３３は継手
フランジである。

４０は駆動力配分制御装置であって、検知手段として前
後輪回転速度差検知手段４１．路面状態検知手段４２．
車両駆動力検知手段４３を備え、制御手段としてコント
ロールユニット４５を備え、アクチュエータとしてバル
ブソレノイド４６を有する電磁比例制御リリーフバルブ
４７を備えている。

前後輪回転速度差検知手段４１は、後輪側回転速度Ｎｒ
と前輪側回転速度Ｎｆとの回転速度差ΔＮ　（＝Ｎｒ−
Ｎｆ）によって後輪がスリップ状態であるか否かを判別
する手段で、センサとしては、前輪側回転速度Ｎｆに応
じた前輪側回転信号（ｎ　ｆ）を出力する前輪回転速度
センサ４１１と、後輪側回転速度Ｎｒに応じた後輪側回
転信号（ｎ　ｒ）を出力する後輪回転速度センサ４１２
とを備えている。

路面状態検知手段４２は、走行路面の路面摩擦係数を推
定する手段で、センサとしては、路面の凹凸を超音波の
送受信により検知し、路面凹凸信号（Ｓ）を出力する超
音波センサ４２１と、降雨時であるかどうかを検知し、
雨滴信号（ｒ）を出力する雨滴センサ４２２と、外気温
度を検知し。

外気温信号（１）を出力する外気温センサ４２３とを備
えている。

車両駆動力検知手段４３は、車輪に伝達される駆動力を
エンジン駆動力Ｔｅとトランスミッションのギヤ比Ｒｔ
により検知する手段で、センサとしては、スロットル開
度に応じたスロットル開度信号（θ）を出力するスロッ
トル開度センサ４３１と、エンジン回転数Ｎｅに応じた
エンジン回転数信号（ｎ　ｅ）を出力するエンジン回転
数センサ４３２と、ギヤ位置を検知し、ギヤ位置信号（
ｇ）を出力するギヤ位置センサ４３３とを備えている。

コントロールユニット４５は、前記各検知手段４１．４
２．４３からの入力信号と予め記憶させている情報によ
り、路面摩擦係数ルに応じて前後輪の駆動力配分比Ｆｒ
　：　Ｒｒを決定し、この駆動力配分比Ｆ　ｒ　：　Ｒ
’ｒと、演算により求めた車両駆動力Ｔと、によってク
ラッチ締結力Ｐｃを決定し、このクラッチ締結力ＰＣが
得られる制御信号（Ｃ）を、前記電磁比例制御リリーフ
バルブ４７のバルブソレノイド４６に対して出力する制
御手段で、車載のマイクロコンピュータが用いられ、内
部回路として、入力回路４５１、ＲＡＭ　（ランダム、
アクセス、メモリ）４５２、ＲＯＭ　（リード、オンリ
ー、メモリ）４５３、ＣＰＵ（セントラル、プロセシン
グ、ユニッ））４５４、クロック回路４５５、出力回路
４５６を備えている。

前記入力回路４５１は、前記各検知手段４１゜４２．４
３からの入力信号をＣＰＵ４５４にて演算処理できる信
号に変換する回路である。

前記ＲＡＭ４５２は、書き込み読み出しのできるメモリ
で、各検知手段４１，４２．４３からの入力信号の一時
的書き込みや、ＣＰＵ４５４での演算途中における情報
の書き込みが行なわれる。

前記ＲＯＭ４５３は、読み出し専用のメモリであって、
ＣＰＵ４５４での演算処理に必要な情報がマツプや演算
式の形で予め記憶されていて、必要に応じてＣＰＵ４５
４から読み出される。

前記ＣＰＵ４５４は、入力された各種情報を定められた
処理条件に従って演算処理を行なう装置である。

前記クロック回路４５５は、ＣＰＵ４５４での演算処理
時間を設定する回路である。

前記出力回路４５６は、ＣＰＵ４５４からの結果信号に
基づいて所定電流値による制御信号（Ｃ）を出力する回
路である。

前記電磁比例制御リリーフ／旬しブ４７は、圧油吐出管
１７からリザーブタンク１９へ分岐連通させた分岐ドレ
ーン管４８の途中に設けられたバルブソレノイド４６を
有するアクチュエータで、信号圧油路４９からの信号圧
力とバルブソレノイド４６による電磁力とで前記リリー
フバルブ４７を開閉させ、制御信号（Ｃ）に応じたクラ
ッチ締結圧Ｐｃとなす。

尚、クラッチ締結圧Ｐｃは、次式であられされる。

Ｐｃ＝Ｔｆ／　（ｐ・Ａ−２ｎ−Ｒｍ）Ｔｆ、前輪側伝
達トルク　　ル；クラッチ板の摩擦係数　　Ａ：ピスト
ンへの圧力作用面積ｎ；フリクシ１ンディスク枚数　　
Ｒｍ；フリクションディスクのトルク伝達有効半径 従って、クラッチ締結圧Ｐｃを増大させると、前輪側伝
達トルクＴｆも比例して増大する。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）前後輪の駆動力配分比の設定 まず、コントロールユニット４５で行なわれる前後輪の
駆動力配分比の設定作動の流れを、第６図に示すサブル
ーチンのフローチャート図により説明する。

駆動力配分比の設定作動の流れは、入力信号の読み込み
ステップであるステップ１００から、判断ステップであ
るステップｌｏｔ　、ステップ１０２、ステップ１０３
を経過して、出力ステップであるステップ１０４，１０
５，１０６のいずれかに進む流れとなる。

つまり、雨滴センサ４２２により降雨時ではないと判断
され、外気温センサ４２３により高温時であると判断さ
れた場合には、高摩擦係数路であると推定されてステッ
プ１０４に進み、ステップ１０４では、第５図の駆動力
配分比マツプＭｌに示されるように、駆動力配分比Ｆｒ
：Ｒｒ＝３０ニア０が設定される。

また、降雨時であると判断された場合、または、降雨時
ではなく、高温時でもないが、超音波セ、ンサ４２１に
より悪路であると判断された場合番こは、中摩擦係数路
であると推定されてステップ１０５に進み、ステップ１
０５では、第５図の駆動力配分比マツプＭｌに示される
ように、駆動力配分比Ｆｒ：Ｒｒ＝４０：６０が設定さ
れる。

また、降雨時でもなく、高温時でもなく、悪路でもない
と判断された場合は、雪路や氷結路等の低摩擦係数路で
あると推定されてステップ１０６に進み、ステップ１０
６では、第５図の駆動力配分比マツプＭ１に示されるよ
うに、駆動力配分比Ｆｒ：Ｒｒ＝５０：５０（等配分）
が設定される。

（ロ）駆動力配分制御 次に、コントロールユニット４５で行なわれる前後輪の
駆動力配分制御の制御作動の瀉れを、第８図に示すメイ
ンルーチンのフローチャート図により１説明する。

前輪に対して後輪の回転速度が小さく回転速度差ΔＮが
生じている場合は、ステップ２００→ステツプ２０１→
ステツプ２０２→ステツプ２０３へと進み、ステップ２
０３で電流値＝０の制御信号（ｃ）が出力され、前輪側
伝達トルクＴｆ＝０の後輪駆動状態になる。

尚、回転速度差ΔＮの演算式は、ΔＮ＝Ｎｒ−Ｎｆであ
る。

前後輪の回転速度Ｎｆ、Ｎｒが同じか、後輪側回転速度
Ｎｒが大きい場合には、ステップ２００→ステツプ２０
１→ステツプ２０２→ステツプ２０４→ステツプ２０５
→ステツプ２０６→ステツプ２０７→ステツプ２０８→
ステツプ２０９へと進み、出力ステップであるステップ
２０９では、演算ステップのステップ２０６，２０７，
２０８を経過して演算されたクラッチ締結圧Ｐｃが得ら
れる電流値による制御信号（Ｃ）が出力される。

尚、ステップ２０４は第６図に示すサブルーチンで設定
された前後輪の駆動力配分比Ｆｒ：Ｒｒの読み込みステ
ップであり、ステップ２０５は車両駆動力検知手段４３
からの入力信号（０）。

（ｎｅ）、（ｇ）の読み込みステップである。

ステップ２０６は、車両駆動力Ｔの演算ステップで、ま
ず、第７図に示すような、エンジン回転数Ｎｅとスロッ
トル開度θに対するエンジン駆動力Ｔｅの関係を示すマ
ツプＭ２に基づいて、センサ信号である（ｎｅ）と（０
）からエンジン駆動力Ｔｅを求め、このエンジン駆動力
Ｔｅとギヤ位置信号（ｇ）によるギヤ比Ｒｔとから車両
駆動力Ｔを演算するもので、車両駆動力Ｔの演算式は次
のようになる。

Ｔ＝ＲｔＸＴｅ ステップ２０７は、前輪側伝達トルクＴｆの演算ステッ
プで、前記ステップ２０４で読み込まれた駆動力配分比
Ｆｒ　：　Ｒｒと、前記ステップ２０６で演算された車
両駆動力Ｔにより算出されるもので、前輪側伝達トルク
Ｔｆの演算式は次のようになる。

ステップ２０８は、前記ステップ２０７で演算された前
輪側伝達トルクＴｆが得られるクラッチ締結圧Ｐｃを演
算するステップで、演算式は前にも示したが、下記のよ
うになる。

Ｐｃ＝Ｔｆ／　（ｇ・Ａ・２ｎ−Ｒｍ）このように、実
施例の四輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、上
述のように、路面摩擦係数用に応じて前後輪の駆動力配
分比Ｆｒ：Ｒｒを３段階に異ならせる手段としたことで
、雪路等の低摩擦係数路では等配分の駆動力配分比とな
り、車輪スリップや車両スピン等が防止され、雨天路等
の中摩擦係数路では、４０　：　６０の駆動力配分比と
なり、さらに、乾燥路等の高摩擦係数路では、３０ニア
０の駆動力配分比となり、路面状態にかかわらず、適切
な前後輪の駆動力配分状態が実現され、ステアリング特
性がすぐれたコーナリング限界値の高い旋回走行や高い
走行安定性による直進走行を行なうことができる。

また、車両駆動力Ｔに基づいて必要なりランチ締結力Ｐ
ｃを設定する制御であるため、目標とする駆動力配分比
を確実に得ることができる。

さらに、実施例では、高摩擦係数路であっても、発進に
際し停止時からクラッチ締結圧Ｐｃの発生があるので、
発進時の制御遅れが防止できるし、また、駆動後輪が低
速旋回路スティックしてＮｒ＜Ｎｆの関係にある時には
後輪駆動状態となるようにしているため、タイトコーナ
ブレーキング現象等が防止される。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では後輪駆動車をベースにした４輪駆動
車を示したが、前輪駆動車をベースにしたものであって
もよい。尚、その場合には、回転速度差ΔＮはＮｆ−Ｎ
ｒとして演算すればよい。

また、路面状態検知手段や車両駆動力検知手段としては
、実施例以外のセンサ類を加えたり、実施例で用いたセ
ンサに代えて他のセンサ類を用いたものであってもよい
。

また、実施例では、駆動力配分比を路面摩擦係数に応じ
て３段階に切り換える例を示したが、実施例以外の段階
数によって多段階に切り換えるものであっても、路面摩
擦係数に応じて無段階的に切り換えるものであってもよ
い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の四輪駆動車の駆動力
配分制御装置にあっては、路面摩擦係数に応じて前後輪
の駆動力配分を可変にする手段としたため、路面状態に
かかわらず、適切な前後輪の駆動力配分状態が実現され
、ステアリング特性がすぐれたコーナリング限界値の高
い旋回走行や高い走行安定性による直進走行ができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四輪駆動車の駆動力配分制御装置を示
すクレーム概念図、第２図は実施例の駆動力配分制御装
置を示す示す全体図、第３図は実施例装置のトランスフ
ァを示す断面図、第４図は実施例装置のコントロールユ
ニットを示すブロック線図、第５図は実施例装置のコン
トロールユニットにおいて予め記憶させている駆動力配
分比を示すマツプ図、第６図は実施例装置におけるコン
トロールユニットのサブルーチンでの駆動力配分比設定
作動の流れを示すフローチャー）・図、第７図はコント
ロールユニットにおいて予め肥土口されているエンジン
駆動力の特性マツプ図、第８図はコントロールユニット
のメインルーチンでの駆動力配分制御作動の流れを示す
フローチャート図である。 ■・・・前輪 ２・・・後輪 ３・・・可変トルククラッチ ４・・・アクチュエータ ５・・・検知手段 ５０１・・・路面状ｙＥ検知手段 ５０２・・・車両駆動力検知手段 ６・・・制御手段 特　　許　　出　　願　　人 日産自動車株式会社 第７図 均 工／ジ／圀転、ＬＮｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前後輪への駆動力伝達系の途中に設けられた可変ト
   ルククラッチと、該可変トルククラッチを作動させるア
   クチュエータと、検知手段からの入力信号に基づいて、
   可変トルククラッチのクラッチ締結力を制御する制御信
   号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段と、
   を備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、 前記検知手段として、路面状態検知手段と車両駆動力検
   知手段とを含み、前記制御手段を、路面状態に応じて定
   めた前後輪の駆動力配分比と、車両駆動力と、によって
   決定したクラッチ締結力が得られる制御信号を出力する
   手段とし、路面摩擦係数が小さい程、前後輪の駆動力配
   分比を等配分方向へ制御するようにしたことを特徴とす
   る四輪駆動車の駆動力配分制御装置。