JPS62205827A - 車両用駆動系クラツチ制御装置 - 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、四輪駆動車のトランスファ装置や、自動車の
差動装置等に用いられ、クラッチ締結力の増減により駆
動力配分比の制御や差動制限量の制御を行なう駆動力配
分クラッチ制御装置や差動制限クラッチ制御装置等の車
両用駆動系クラッチ制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の駆動力配分クラッチ制御装置としては、例えば、
特開昭５８−１０１８２９号公報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、変速機から前、後輪の一方へ直接動力
伝達し、該前、後輪の他方へは２．４輪駆動切換用のク
ラッチを介して動力伝達するように構成する４輪駆動車
において、前輪側の回転を検出する前輪回転センサ、後
輪側の回転を検出する後輪回転センサ、及び後輪側の動
力トルクの方向を検出するトルク方向検出器を備え、上
記両回転センサで検出された前、後輪の回転差によるス
リップ発生時、自動的に４輪駆動に切換え、スリップの
発生が無くなった場合でも加速状態にあると上記トルク
方向検出器の信号で４輪駆動の状態に保持することを特
徴とするものであった。

尚、この従来例は、２，４輪駆動切換用のクラッチとし
て、公報図面の第１図に示されているように多板摩擦ク
ラッチが用いられ、クラッチ締゛結手段としては、１ピ
ストン構造のクラッチピストンが用いられているもので
あった。

（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クラッチ制
御装置にあっては、従来例のように、クラッチ締結によ
る４輪駆動状態とクラッチ解放による２輪駆動状態とを
０Ｎ−ＯＦＦ的に切り換え制御する場合は大きな問題は
ないが、従来例に示されるような多板摩擦クラッチとク
ラッチピストンを用いて、外部入力であるピストン油圧
を無段階的に制御し、２輪駆動状態と４輪駆動状態の中
間的な駆動配分比を含む可変駆動力配分制御を行なおう
とする場合は、クラッチピストンが１つの決まったピス
トン受圧面積しか有しないものであったため、低締結力
領域では精度の高いきめ細かな駆動力配分制御を行なえ
ないという問題点があった。

つまり、クラッチ締結カニピストン油圧Ｘピストン受圧
面積であり、ピストン受圧面積は、最大ピストン油圧時
に最大トルク伝達容量を確保できるクラッチ締結力とな
るように大きな受圧面積に設定される。従って、低いク
ラッチ締結力を得ようとする場合は、クラッチピストン
への供給油圧の油圧レベルが非常に低圧となってしまい
、この低圧レベルの油圧制御は、油圧制御手段である電
磁減圧弁等の精度や油路抵抗や組付精度等による影響等
を大きく受けてしまうため油圧制御精度が低く、これが
そのままクラッチ締結力の制御精度（＝駆動力配分制御
精度）を低くしてしまっていた。

（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、エンジン駆動力を前後または左右の駆動
輪に分配伝達する動力分割装置１と、該動力分割袋！１
の駆動入力部２と駆動出力部３との間に設けられ、クラ
ッチ締結手段４により締結される駆動系摩擦クラッチ装
置５と、該駆動系摩擦クラッチ装置５のクラッチ締結力
を増減制御する締結力制御装置６と、を備えた車両用部
□動系クラッチ制御装置において、前記クラッチ締結手
段４を、選択や組合せにより異なる外部入力作用面積が
得られる複数のクラッチ締結手段４０１．４０２・・・
とし、前記締結力制御装置６と複数のクラッチ締結手段
４０１，４０２・・・との間に、クラッチ締結手段４０
１，４０２・・・の選択や組み合せを行なう切換手段７
を設けた。

（作　用） 従って、本発明の車両用駆動系クラッチ制御装置にあっ
ては、上述のような手段としたことで、クラッチ締結力
が低締結力領域では、外部入力作用面積の小さなりラッ
チ締結手段を選択することで、高入力レベルの外部入力
によって低締結力が得られ、低締結領域でのクラッチ締
結力の制御精度を高めることができる。

また、クラッチ締結力が高締結力領域では、外部入力作
用面積の大きなりラッチ締結手段を選択または組合せる
ことで、外部入力に対して高クラッチ締結力が得られ、
最大トルク伝達容量を確保することができる。

（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、前後輪の駆動力配
分比制御を行なう後輪駆動をベースにした四輪駆動車の
駆動力配分クラッチ制御装置を例にとる。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例の駆動力配分クラッチ制御装置を適用した四輪駆
動車は、第２図に示すように、エンジン１０、トランス
ミッション１１、トランスミッション出力軸１２、トラ
ンスファ装置（動力分割袋ｆｆ１）　Ａ、リヤプロペラ
シャフト１３、リャディファレンシャル１４、リヤドラ
イブシャフト１５，１６、後輪１７．１７、フロントプ
ロペラシャフト１８、フロントディファレンシャル１９
、フロントドライブシャフト２０，２１、前輪２２．２
２を備えていて、トランスファリヤ出力軸１２はトラン
スファ入力軸３１に連結され、リヤプロペラシャフト１
３はトランスファリヤ出力軸３２に連結され、フロント
プロペラシャフト１８はトランスファフロント出力軸３
５に連結されている。

実施例のトランスファ装置Ａは、第３図及び第４図に示
すように、トランスファケース３０、トランスファ入力
軸３１、トランスファリヤ出力軸３２、多板摩擦クラッ
チ（駆動系クラッチ装置）３３、ギヤトレーン３４、ト
ランスファフロント出力軸３５を備えている。

リヤ駆動系は、トランスファ入力軸３１とトランスファ
リヤ出力軸３２との同軸直結により構成され、トランス
ミッション出力軸１２からの駆動力はそのままりヤプロ
ペラシャフト１３に伝達される。

フロント駆動系は、トランスファ入力軸３１とトランス
ファフロント出力軸３５との間に、多板摩擦クラッチ３
３及びギヤトレーン３４を介在させることで構成され、
多板摩擦クラッチ３３の締結力に応じて、トランスミッ
ション出力軸１２からの駆動力がフロントプロペラシャ
フト１８に伝達される。

多板摩擦クラッチ３３は、外部からの制御油圧Ｐｃによ
るクラッチ締結力で前輪２２．２２側への伝達駆動トル
クの変更が可能なりラッチで、この多板摩擦クラッチ３
３は、トランスファ入力軸３１（トランスファリヤ出力
軸３２）に固定されるクラッチドラム３３１（駆動入力
部）と、該クラッチドラム３３１に回転方向係合される
複数のクラッチプレート３３２と、該クラッチプレート
３３２間に配置される複数のクラッチディスク３３３と
、該クラッチディスク３３３を回転方向に係合させるク
ラッチハブ３３４（駆動出力部）と、前記クラッチプレ
ート３３２及びクラッチディスク３３３に締結力を付与
する第１クラツチピストン（クラッチ締結手段）３３６
ａ及び第２クラツチピストン（クラッチ締結手段）３３
６ｂと、該クラッチピストン３３６ａ、３３６ｂをクラ
ッチ締結を解除する方向に付勢するリターンスプリング
３３７と、制御油圧Ｐｃが供給される第１ピストン室３
３８ａ及び第２ピストン室３３８ｂとを備えている。

尚、前記第１クラツチピストン３３６ａと第２クラツチ
ピストン３３６ｂとは、環状ピストン構造であり、ピス
トン受圧部の径の小さな第１クラツチピストン３３６ａ
のピストン受圧面積Ｓ＋の方がピストン受圧部の径の大
きな第２クラツチピストン３３６ｂのピストン受圧面積
Ｓ２より小さい（３１＜３２　）。

ギヤトレーン３４は、前記多板摩擦クラッチ３３の締結
により前輪２２．２２側へ駆動力を伝達させる手段で、
前記クラッチハブ３３４に固定された第１ギヤ３４１と
、中間シャフト３４４に形成された第２ギヤ３４２と、
前記トランスファフロント出力軸３５に設けられた第３
ギヤ３４３とによって構成されている。

前記多板摩擦クラッチ３３に付属する外部装置としては
、第３図に示すように、油圧制御装置（締結力制御装置
）４０を備えている。

前記油圧制御装置１４０は、前後輪２２．１７に回転速
度差ΔＮが発生していない時は２輪駆動状態で、前後輪
２２．１７の回転速度差ΔＮの発生に応じて、２輪駆動
状態から前輪側伝達トルクＴｆが大きくなる４輪駆動方
向に駆動力配分を制御すると共に、前輪側伝達トルクＴ
ｆ（＝クラッチ締結力）が低トルク領域ではピストン受
圧面積Ｓ１の小さな第１クラツチピストン３３６ａによ
りクラッチ締結をし、逆に高トルク領域ではピストン受
圧面積Ｓ２の大きな第２クラツチピストン３３６ｂによ
りクラッチ締結をするように油路の切換制御をする装置
で、入力手段として前輪側回転速度センサ４１及び後輪
側回転速度センサ４２を含み、制御手段としてマイクロ
コンピュータによるコントロールユニット４３が用いら
れ、制御アクチュエータとして電磁比例ソレノイドバル
ブ４４及び切換ソレノイドバルブ４５を備えている。

前記前輪側回転速度センサ４１及び後輪側回転速度セン
サ４２は、それぞれ前輪側回転速度Ｎｆ及び後輪側回転
速度Ｎｒを検出し、回転速度信号（ｎｆ）、（ｎｒ）を
出力するセンサで、前後輪２２．１７の回転速度差ΔＮ
を求めるセンサとして用いられる。

尚、回転速度差ΔＮは、ΔＮ＝Ｎｒ−Ｎｆという演算式
で演算される。

前記コントロールユニット４３は、記憶回路としてのＲ
ＡＭ　、ＲＯＭ、中央演算回路としてのＣＰＵ等を内部
回路に含むマイクロコンピュータで、記憶回路には、制
御マツプ等の処理に必要な情報が予め記憶設定されてい
る。

前記電磁比例ソレノイドバルブ４４は、オイルポンプ４
６からのポンプ吐出油路４７の途中に設けられ、ポンプ
吐出圧ＰＰをバルブソレノイド４４ａへの制御電流信号
（１）による電流値Ｉ木の大きさに応じた制御油圧Ｐｃ
に変換するバルブである。

尚、前記ポンプ吐出油路４７の途中には分岐油路４８が
接続され、この分岐油路４８にはポンプ吐出圧ｐｐの上
限圧を規定するリリーフバルブ４９が設けられる。

また、前記電磁比例ソレノイドバルブ４４への電流値Ｉ
木と制御油圧Ｐｃとの関係は、第７図の油圧特性図のよ
うな関係を示す。

前記切換ソレノイドバルブ４５は、クラッチ締結力が低
締結力領域となる前後輪２２．１７の回転速度差ΔＮが
設定回転速度差ΔＮｏ以下（ΔＮ≦ΔＮｏ）の領域では
、第１クラツチピストン３３６ａを選択し、設定回転速
度ΔＮｏを越えた（ΔＮ〉ΔＮｏ）領域では、第２クラ
ツチピストン３３６ｂを選択して制御油圧Ｐｃを供給す
るためのバルブで、コントロールユニット４３からバル
ブソレノイド４５ａに対しては、ΔＮ≦ΔＮ。

の時にＯＦＦ信号が出力され、ΔＮ〉ΔＮｏの時にＯＮ
信号が出力される。

尚、第１り゛ラッチピストン３３６ａが選択された場合
には、第１制御油圧路５１（トランスファ装置Ａの第１
ボート５１ａ及び第１油路５１ｂ、５１ｃを含む）を経
過して第１ピストン室３３８ａに制御油圧Ｐｃの作動油
が供給され、第２クラツチピストン３３６ｂが選択され
た場合には、第２制御油圧路５２（トランスファ装置Ａ
の第２ボート５２ａ及び第２油路５２ｂ、５２ｃを含む
）を経過して第２ピストン室３３８ｂに制御油圧Ｐｃの
作動油が供給される。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、制御油圧Ｐｃと前輪側伝達トルクＴｆとの関係に
ついて述べる。

両者の関係を演算式にすると、 Ｔｆ＝　（ＪＬ−３・２ｎ−Ｒｍ）　・Ｐｃル；クラッ
チ板の摩擦係数　　Ｓ；ビストン受圧面積　　ｎ；フリ
クションディスク枚ａＲｍ；フリクションディスクのト
ルク伝達有効半径 となる。

ここで、実施例の場合は、第１クラツチピストン３３６
ａを選択した場合と、第２クラツチピストン３３６ｂを
選択した場合とではピストン受圧面積３１．３２が異な
ることで、両者の関係を示す特性図は、第５図に示すよ
うに、第１クラツチピストン３３６ａを選択した場合の
特性Ｂ＋　と第２クラツチピストン３３６ｂを選択した
場合の特性Ｂ２とは異なり、特性Ｂ１においては、制御
油圧Ｐｃの上昇に対する前輪側伝達トルクＴｆの上昇率
が小さく、特性Ｂ２においては、制御油圧Ｐｃの上昇に
対する前輪側伝達トルクＴｆの上昇率が大きい。

尚、第５図で領域ａはリターンスプリング３３７の付勢
力と両クラッチピストン３３６ａ、３３６ｂの摩擦力と
で前輪側伝達トルクＴｆが発生しない領域であり、領域
すは特性Ｂ２においては前記領域ａを含めて制御精度の
低い領域であり、領域Ｃは制御精度の高い領域である。

次に、油圧制御装置４０で行なわれる前後輪２２．１７
への駆動力配分比制御の制御作動の流れを第８図に示す
フローチャート図により述べる。

この制御は、第６図に示す制御特性マツプＭに基づいて
、回転速度差ΔＮがΔＮＯまでは、第１クラツチピスト
ン３３６ａを選択して油圧の制御をし、ΔＮＯを越えた
ら第２クラツチピストン３３６ｂを選択して油圧の制御
を行なっている。

（イ）ΔＮ≦ΔＮＯの時 前後輪２２．１７の回転速度差ΔＮが設定回転速度差Δ
ＮＯ以下の時は、ステップ２００→ステツプ２０１→ス
テツプ２０２→ステツプ２０３→ステツプ２０４という
流れとなり、出力ステップであるステップ２０３では切
換ソレノイドバルブ４５に対してＯＦＦ信号が出力され
、出力ステップであるステップ２０４では電磁比例ソレ
ノイドバルブ４４に対して回転速度差ΔＮに応じた前輪
側伝達トルクＴｆが得られる電流値工東による制御電流
信号（ｉ）が出力される。

具体例として、回転速度差ΔＮがΔＮ１の場合には、第
６図の制御特性マツプＭから前輪側伝達トルクＴｆがＴ
ｆ＋であり、このＴｆ＋を得るための制御油圧Ｐｃは第
６図によりＰｃｔ　となり、このＰｃｔを得るための電
流値Ｉ享は、第７図番こよリエ１末となる。

このように、回転速度差ΔＮが小さく前輪側伝達トルク
Ｔｆも小さいにもかかわらず、第１クラ、２チピストン
３３６ａが選択されていることで、制御油［Ｐｃは制御
精度の高い高油圧レベルとなる。

尚、ステップ２００は前輪側回転速度Ｎｆ及び後輪側回
転速度Ｎｒの読み込みステップであり、ステップ２０１
は回転速度差ΔＮの演算ステ・ンプであり、ステップ２
０２はΔＮ≦ΔＮＯかどうかの判断ステップである。

（ロ）ΔＮ〉ΔＮｏの時 前後輪２２．１７の回転速度差ΔＮが設定回転速度差Δ
Ｎｏを越えた時は、ステップ２００→ステツプ２０１→
ステツプ２０２→ステツプ２０５→ステツプ２０４とい
う流れとなり、出力ステップであるステップ２°０５で
は切換ソレノイドバルブ４５に対しＯＮ信号が出力され
、ステップ２０４では前述と同様に制御電流信号（ｉ）
が出力される。

具体例として、回転速度差ΔＮがΔＮ２の場合には、第
６図の制御特性マツプＭから前輪側伝達トルクＴｆがＴ
ｆ２　（＞Ｔｆ＋　）であるが、このＴｆ２を得るため
の制御油圧Ｐｃは前述の具体例と同様にＰｃｔ　となり
、制御電流値Ｉ末も前述の具体例と同様になる。

以上説明してきたように、実施例の駆動力配分クラッチ
制御装置にあっては、多板摩擦クラッチ３３を締結させ
るクラッチピストンとして、ピストン受圧面積Ｓ１の小
さな第１クラツチピストン３３６ａと、ピストン受圧面
積Ｓ２の大きな第２クラツチピストン３３６ｂとを設け
、切換ソレノイドバルブ４５により前輪側伝達トルクＴ
ｆの小さな低締結力領域では第１クラツチピストン３３
６ａを選択し、前輪側伝達トルクＴｆの大きな高締結力
領域では第２クラツチピストン３３６ｂを選択する構成
としたため、低締結力領域でのクラッチ締結力制御精度
が高まると共に、高締結力領域では最大トルク伝達容量
を確保することができる。

また、クラッチ締結力制御精度が高まるということは、
前輪側への駆動力配分が小さな領域での駆動力配分制御
の制御精度も高まることを意味し、前後輪２２．１７の
回転速度差ΔＮが小さな領域でもきめ細かな駆動力配分
制御ができ、わずかにホイールスピンが発生するような
走行状態でも理想的な駆動力配分となり高い走行安定性
が確保される。

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、実施例では四輪駆動車の駆動力配分を行なうト
ランスファ装置への適用例を示したが、差動を許しなが
ら左右輪に駆動力を分配する差動装置の差動制限°クラ
ッチに適用することもでき、この差動制限クラッチに適
用した場合は、左右輪の回転速度差に応じた差動制限量
の制御を行なうことができる。

また、実施例では外部入力として油圧を用いた例を示し
たが、電磁クラッチ構造等により摩擦クラッチへの外部
入力として電磁力を直接作用させるような摩擦クラッチ
装置にも適用できる。

また、クラッチ締結手段は２つ以上であってもよく、ま
た、実施例のように選択だけではなく、組合せにより伝
達トルクが小の時はクラッチ面積を小とし、逆に大きな
伝達トルクを要する時にはクラッチ面積を大とする様に
して用いるようにしてもよい。

また、実施例では、前後輪の回転速度差により駆動力配
分比を制御する例を示したが、アクセル開度や車速等を
検出するセンサを付加し、制御条件にアクセル開度変化
率や車速等を含めて行ったものであっても、さらに、実
施例とは異なる制御条件によるものであってもよく、制
御内容は実施例に限定されず自由に設定できる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の車両用駆動系クラッ
チ制御装置にあっては、クラッチ締結力が低締結力領域
では、外部入力作用面積の小さなりラッチ締結手段を選
択することで、高入力レベルの外部入力によって低締結
力が得られ、低締結債城でのクラッチ締結力の制御精度
を高めることができると共に、クラッチ締結力が高締結
力領域では、外部入力作用面積の大きなりラッチ締結手
段を選択または組合せることで、外部入力に対して高ク
ラッチ締結力が得られ、最大トルク伝達容量を確保する
ことができ、制御精度の向上と最大トルク伝達容量の確
保との両立を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用駆動系クラッチ制御装置のクレ
ーム概念図、第２図は実施例装置を適用した四輪駆動車
の駆動系を示す図、第３図は実施例のトランスファ装置
及′び駆動力配分クラッチ制御装置を示す概略図、第４
図は実施例の多板摩擦クラッチの具体例を示す要部断面
図、第５図は制御油圧と前輪側伝達トルクとの関係線図
、第６図は回転速度差と前輪側伝達トルクとの関係を示
す制御特性マツプ図、第７図は電流値に対する制御油圧
特性を示す油圧特性図、第８図はコントロールユニット
での制御作動の流れを示すフローチャート図である。 ｌ・・・動力分割装置 ２・・・駆動入力部 ３・・・駆動出力部 ４　（４０１，４０２）・・・クラッチ締結手段５・・
・駆動系摩擦クラッチ面積 ６・・・締結力制御装置 ７・・・切換手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エンジン駆動力を前後または左右の駆動輪に分配伝
   達する動力分割装置と、該動力分割装置の駆動入力部と
   駆動出力部との間に設けられ、クラッチ締結手段により
   締結される駆動系摩擦クラッチ装置と、該駆動系摩擦ク
   ラッチ装置のクラッチ締結力を増減制御する締結力制御
   装置と、を備えた車両用駆動系クラッチ制御装置におい
   て、 前記クラッチ締結手段を、選択や組合せにより異なる外
   部入力作用面積が得られる複数のクラッチ締結手段とし
   、前記締結力制御装置と複数のクラッチ締結手段との間
   に、クラッチ締結手段の選択や組合せを行なう切換手段
   を設けたことを特徴とする車両用駆動系クラッチ制御装
   置。