JPS62221923A - 四輪駆動装置の制御方法 - 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、自動車等の車輌に用いられる四輪駆動装置に
係り、特にセンタディファレンシャル装置を有する四輪
駆動装置の制御方法に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられる四輪駆動装置の一つとして
、後輪と前輪との間にて差動作用を行うセンタディファ
レンシャル装置と、前記センタディファレンシャル装置
の差動作用を制限する差動制限装置とを有する四輪駆動
装置が既に提案されており、この種の四輪駆ｖＪ装置は
、例えば実開昭４７−２０３号、特開昭５０−１４７０
２７号、特開昭５５−７２４２０号の各公報に示されて
いる。

上述の如き四輪駆ｖＪ装置に於ては、センタディファレ
ンシャル装置の差動作用により車輌旋回時に前輪と後輪
との回転半径の差によりタイトコーナブレーキ現象が生
じることが回避されるが、この反面、複数個の車輪のう
ちの何れか一つでもがスリップを生じて駆動力を失うと
、センタディファレンシャル装δの差動作用により全て
の車輪の駆動力が減少すると云う現象が生じる。このた
めセンタデイフルンシャル装置を有する四輪駆動装置に
於ては、センタディフルンシャル装置の差動作用を制限
する差動制限装置が設ＧＪられており、この差動制限装
置としては、一般に、ビスカスカップリングと称されて
いる粘性流体式のカップリング、或いはＩ？擦保合式の
クラッチが用いられている。

発明が解決しようとする問題点 粘性流体式のカップリングによる差動制限装置では、そ
の差＃ｔ　Ｉｌｌ限効果は前輪と後輪どの回転数差によ
り決まり、粘性流体カップリング作用によりその回転数
差が大きい時はど伝達トルク容量を増大して差ｆｊ＋υ
１限効果を増大するが、前輪と後輪とを互いに完全に接
続することはできない。即ち前輪と後輪とを完全にロッ
クアツプすることができない。粘性流体式のカップリン
グは、その容量の増大に伴いロックアツプ状態に近い状
態を生じ得るが、しかし容量増大に伴い前輪と後輪との
回転数差が少ない領域でも伝達トルク容量が比較的大き
いものになり、これにより差動制限作用が過剰になり、
タイトコーナブレーキ現象の発生が良好に回避されなく
なる。逆に小容量の粘性流体式のカップリングが選定さ
れれば、車輌旋回時にタイトコーナブレーキ現象が生じ
ることが回避されるが、タイセスリップ■がかなり大き
くなって前輪と後輪との回転数差が大きくならないと９
４１７７９７１時に必要な差動制限効果が１！？られず
、全幅が駆動力を失うことは避けられるもののスリップ
したタイヤの駆動力損失力の増加は望めない。

また、粘性流体式のカップリングにあっては、その伝達
トルク容量の温度依存性が大ぎく、あらゆる使用条件下
で適切なトルク容ａを選定維持することが難しい。

摩擦係合式のクラッチによる差動制限装置では、これが
完全係合と完全非係合とのオン−オフ的なものであると
、その切換により四輪駆動状態が急変し、特に手動切換
式のものではその切換の判断が難しく、実際には適切に
使用され難い。

四輪駆動時に於て、後輪回転数と前輪回転数との差が所
定値以上の時、即ち、一方のタイＡ７が路面に対し滑り
を生じている時にはクラッチを係合させて後輪と前輪と
を直結し、それ以外の四輪駆動時には前記クラッチを解
放させてセンタディファレンシャル装置の差動作用を許
すよう構成された四輪駆動装置が特開昭５５−７２４２
０号公報に示されている。一方のタイヤが路面に対し滑
りを生じている時には前記クラッチによって後輪と前輪
とを一律に直結して良いかと云うと、そうではなく、後
輪と前輪とが前記クラッチによって−（１に完全直結さ
れると、走行路面の摩擦係数の如何によっ・では後輪と
前輪とが共に路面に対し滑りを生じる虞れがある。

本発明は、従来の四輪駆動装δに於ける上述の如き問題
点に鑑み、スリップによって全幅が駆動力を失うことと
タイトコーナブレーキ現象が生じることを適切に回避す
ることができる四輪駆動装置の１１１制御方法を提供す
ることを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、一つの入力部材と
後輪用と１１４輪用の二つの出力部材とを右し後輪と竹
輪との間にて差動作用を行うセンタディファレンシャル
装置と、前記センタディファレンシャルｖ４置の入力部
材と二つの出力部材のうらの二つの部材を可変の伝達ト
ルク容量をもって互いに接続し前記センタディファレン
シャル装置の差動作用を制限する差動制限装置と、前記
差動制限装置の伝達トルク容量を制御する制御装置とを
右している四輪駆ｆＪｌ装置の制御方法に於て、走行路
面の／！ｉ！環係数を検出し、摩擦係数が低い時には高
い時に比して前記差動制限装置の伝達トルク容量を増大
することを特徴とする制御方法によって達成される。

本発明による四輪駆動装置に用いられる着初制御装置は
伝達トルク容量を外部よりの制御信号によって自由に変
化するものであれば良く、この差動制限装置としては、
油圧１ナ一ボ式の湿式多板クラッチ、電磁パウダクラッ
チ等が用いられて良い。

発明の作用及び効果 本発明による四輪駆動ＨＶ：１の制御方法によれば、走
行路面のｓｒＭ４ｉＡ故に応じて着初制御装置の伝達ト
ルク各市が設定されることによりセンタディファレンシ
ャル装置のロックアツプが適切に行われ、タイトコーナ
ブレーキ現象の発生が回避され、また一方の車輪がスリ
ップしても全幅の駆動力が低減することが回避される。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による制ｔｉ１１方法の実施に使用され
る四輪駆動装置を示すスケルトン図である。図に於て、
１は内燃機関を示しており、該内燃機関は車輌の曲部に
縦置きされており、該内燃機関の後部には車輌用自動変
速機２と四輪駆動用トランスフ１装置３とが順に接続さ
れている。

車輌用自動変３８！ｌｆｆ１２は、コンバータケース４
内に設けられた一般的構造の流体式トルクコンバータ５
とトランスミッションケース６内に設（）られた歯車式
の変速装置７とを有し、流体式トルクコンバータ５の入
力部材８によって内燃機関１の図示されていない出力軸
（クランク軸）に駆動連結されて内燃機関１の回転動力
を流体式トルクコンバータ５を経て変速装置７に与えら
れるようになっている。変速装置７は、遊星歯車機構等
により構成されたそれ自身周知の変速装置であって複数
個の変速段の間に切換わり、その変速制御を油圧制御装
置？ｆ　９にＪ、り行われるＪ：うになっている。

四輪駆動用トランスファ装置３はフルタイム４ＷＤのた
めのＭｕ両歯車のセンタディファレンシャル装置１０を
有しており、センタディフルンシャル装置１０は、変速
装置７より回転動力を与えられる入力部材としてのキャ
リア１１及び該キャリアに１０持されたプラネタリビニ
オン１２と、プラネタリビニオン１２に噛合したサンギ
ア１３及びリングギア１４とを有し、リングギア１４は
後輪駆動軸１５に接続され、サンギア１３は後輪駆動軸
１５と同芯のスリーブ状の前輪駆動用中間軸１６に接続
されている。四輪駆動用トランスファ装置３には前輪駆
動用中間軸１６と平行に前輪駆動軸１７が設けられてお
り、前輪駆動用中間軸１６と前輪駆動＠１７とはその各
々に取付けられたスプロケッ１−１８及び１９に噛合す
る無端のチェーン２０により駆動連結されている。

四輪駆動用トランスファ装置３はナンギア１３とリング
ギア１４とを選択的に接続する油圧作動式の差動制御ク
ラッチ２１が設置ノられており、該差動制り（１クラツ
チの作動は四輪駆動用トランスファ装置３に設けられた
油圧制御に置２２により行われるようになっている。

差動制御クラッチ２１は、第２図に示されている如く、
油圧サーボ式の湿式多板クラッチであり、油圧サーボ装
置３５の油室３６に供給されるサーボ油圧によってサー
ボピストン３７が戻しばね３８のばね力に抗して図にて
右方へ移動することによりｌ−ルク伝達関係にセンタデ
ィファレンシャル装置？？１０のサンギア１３とリング
ギア１／Ｉとを接続し、油室３Ｇに供給される（Ｌ−ボ
油圧の増大に応じて伝；ヱトルク容量を比例的に増大す
るようになっている。

油圧制御装置２２は車輌用自動変速１ｆｆｉ２に組込ま
れているオイルポンプ３９より油圧を与えられてこれを
所定油圧に調圧するプレッシャレギュレータバルブ４０
と、プレッシャレギュレータバルブ４０より油圧を与え
られる電磁式のサーボ油圧コン）−ロールバルブ４１と
を有している。サーボ油圧コントロールバルブ４１は、
油圧サーボ装置３５の油室３６に接続されたボートａと
、プレッシャレギュレータバルブ４０より油圧を供給さ
れる油圧ボートｂと、ドレンボートＣとを有しており、
通電時にはボートａを油圧ボートｂに接続し、これに対
し非通電時にはボートａをドレンボートＣに接続するＪ
ζうになっている。サーボ油圧コントロールバルブ４１
には制９１装置４５より所定のデユーティ比のパルス信
号が与えられ、これよりサーボ油圧コントロールバルブ
４１はデユーディ比に応じた大ぎざのサーボ油圧を油圧
サーボ装置３５の油室３６へ供給するにうになる。

後輪駆動軸１５には自在継手２３によりリアプロペラ軸
２４の一端が駆動連結されている。

前輪駆動軸１７には自在継手２５にＪ：リフロントプロ
ペラ軸２６の一端が連結されている。フロントプロベラ
軸２６は、車輌用自＃Ｊ変速機２の一側方をその軸線に
対し略平行に延在しており、他端にて自在継手２７及び
中間接続軸２８によりフロントディフン７レンシセル装
置３０の入力軸であるドライブピニオンｌＮ１３１の一
端に連結されている。ドライブピニオン軸３１は内燃機
関１の鋳鉄製のオイルパン２９と一体成型されたディフ
ァレンシセルケース３２より回転可能に支持されている
。

ドライブピニオン軸３１の端部には傘歯車よりなるドラ
イブピニオン３３が設けられており、該ドライブピニオ
ンはフロントディファレンシ１１ル装置３０のリングギ
ア３４と噛合している。

油圧制御Ｉ装置９及び２２は電気式の制ＯＩＩ装Ｐ１４
５よりの制御信号に括いて作動して変速装ＶＩ１７の変
速段の１，７Ｊ換制罪と差動制御クラッチ２１の伝達ト
ルク制御を行うようになっている。制御装置４５は、一
般的構造のマイクロコンピュータを含み、後輪回転数セ
ンサ４６ｒより後輪回転数に関する情報を、前輪回転数
センサ４６ｆより前輪回転数に関する情報を、スロット
ルｆｌｆ１度センサ４７より内燃機関１のスロットル開
度に関する情報を、マニュアルシフ１−ポジションセン
ナ４８よりマニュアルシフトレンジに関する情報を、入
力トルクセン１ノ４９より四輪駆動用トランスファ装置
３に与えられる入力トルクに関する情報を、後輪荷重セ
ンサ５０ｒより後輪垂直荷重に関する情報を、前輪荷重
センサ５０「より前輪垂直荷重に関する情報を各々与え
られ、基本的にはマニュアルシフトレンジと後輪回転数
或いは前輪回転数により決まる車速とスロットル開度と
に応じて予め定められた変速パターンに従って変速装置
７の変速段の切換制御のためのｌ１ｉｌＪ御信号を油圧
制御装置９へ出力し、また第３図に示されているフロー
チャートに従って着初制御クラッチ２１の伝達トルク容
Ｈ）を制御するための所定のデユーティ比のパルス信号
をサーボ油圧コントロールバルブ／１１へ出力づるよう
になっている。

着初制御クラッチ２１の伝達トルク容量Ｔｃの制御は、
具体的には第３図に示されている如きフローチャー１−
に従って行われる。

次に第３図に示されたフローチャートを参照して本発明
による四輪駆＃装置の制御方法の実ａ￥１領について説
明する。

先ず最初のステップ１００に於ては、各Ｉｔ？ン沓すよ
り情報を入力することが行われる。ステップ１００の次
はステップ１０１へ進む。

ステップ１０１に於ては、後輪回転数センナ４６ｒによ
り検出される後輪回転数Ｎｒと前輪回転数センサ４６ｒ
により検出される前輪回転数Ｎｆとの差ΔＮを算出する
ことが行われる。ステップ１０１の次はステップ１０２
へ進む。

ステップ１０２に於ては、ΔＮが所定値Ｎ　Ｓｅｔより
大ぎいか否かの判別が行われる。ΔＮ　＞　Ｎ　ｓｅｔ
である時は後輪のタイヤが路面に対し滑っている時であ
り、この時にはステップ１０５へ進む。

ΔＮ　＞　Ｎ　ｓａｔでない時にはステップ１０３へ進
む。

ステップ１０３に於ては、ΔＮが所定値Ｎ　Ｓｅｔより
小さいか否かの判別が行われる。ΔＮ＜　Ｎ　ｓａ【で
ある時は前輪のタイＶが路面に対し滑っている時であり
、この時にはステップ１０６へ進み、ΔＮ　＜　Ｎ　ｓ
ａｔでない時には後輪のタイＡ７も前輪のタイヤも路面
に対し滑っていない時であり、この時にはステップ１０
４へ進む。

ステップ１０４に於ては、差動制御クラッチ２１の伝達
１〜ルク容５ｉ１−ｃをＯｌ、：設定することが行われ
る。これによりこの時、即ら後輪のタイ１７も前輪のタ
イψも路面に対し滑っていない時にはセンタディフルン
シャル装置１０の差動作用は自由に行われ！ｑる状態に
なり、車輌旋回時にタイトコーナブレーキ現宋が発生す
ることが回避される。

ステップ１０５に於ては、後輪がスリップしていること
に基づいて下式に従った演算により走行路面の摩擦係数
μを求めることが行われる。

ｕ＝　（ｉｒ／ＲＦｒ　）　　（（１／１　＋ρ）　Ｔ
ｉ　＋Ｔｃ　）ステップ１０６に於ては、前輪がスリッ
プしていることにｉＪづき下式に従った演算によって走
行路面の摩擦係数μを求めることが行われる。

μ＝　（ｉｆ／ＲＦｆ　）　　（（ρ７／１＋ρ）Ｔｉ
＋ＴＣ）ステップ１０５及びステップ１０６に於ける演
算数式のｉｒはリアディファレンシャルの減速比、ｉ「
はフロントディフルンシャルの減速比、Ｒはタイヤの有
効半径、Ｆｒは掛輪荷重センサ５０ｒにより検出される
後輪の垂直荷重、Ｆｆは前輪荷重センサ５０ｆにより検
出される前輪垂直荷重、ρはＵンタディファレンシＶル
装置１０のサンギア歯数／リングギア歯数、１−１は入
力トルクセンサ４９により検出される四輪駆動装置用ト
ランスファ装置３に与えられる入力トルク、Ｔｃは着初
制御クラッチ２１の伝達トルク８出である。

ステップ１０５及びステップ１０６の次はいずれの場合
もステップ１０７へ進む。

ステップ１０７に於ては、ステップ１０５或いはステッ
プ１０６に於て検出された走行路面のＩＩ擦係数μが所
定１ｉｉ１１ａより大ぎいか否かの判別が行われる。μ
＞ａである時には走行路面の摩擦係数が高い時であり、
この時にはステップ１０９へ進み、μ〉ａでない時には
ステップ１０８へ進む。

ステップ１０８に於ては、ステップ１０５或いはステッ
プ１０６に於て求められた走行路面の摩擦係数μが所定
値ａより小さい所定値すより大きいか否かの判別が行わ
れる。μ〉ｂである時は摩擦係数は中程度であってこの
時にはステップ１１０へ進み、これに対しμ〉ｂでない
時にはＦ？ｆＤ係数は低い時であってこの時にはステッ
プ１１１へ進む。

ステップ１０９に於ては、第４図に示されてぃ　　゛る
如き△パターンに従って差動制御クラッチ２１の伝達ト
ルク容ｆｆ１Ｔｃが決定される。

ステップ１１０に於ては、第４図に示されている如きＢ
パターンに従って停動制御クラッチ２１の伝達トルク容
ｆｆ１Ｔｃを決定することが行われる。

ステップ１１１に於ては、第４図に示されている如きＣ
パターンに従って着初制御クラッチ２１の伝達トルク容
量Ｔｃを決定することが行われる。

差動制御クラッチ２１の伝達トルク容量Ｔｃは、そのＩ
ＩＩ　ＩＩＩパターンがＡパターン、Ｂパターン、Ｃパ
ターンのいずれ制御パターンに設定されていても、入力
トルクＴｉの増大に従って増大し、その増加率が路面の
Ｓｔａ係数が低い時程大きくなる。

従って、入力トルクＴｉがある所定値Ｔｉ　１で一定で
あっても、その１４の走行路面の］￥擦係数が高い時に
は着初制御クラッチ２１の伝達トルク容量Ｔｃは比較的
小さい値Ｔｃ　１に設定され、走行路面のＩ！１１１５
１係数は中程度である時には差動制御クラッチ２１の伝
達１〜ルク容ｊｄＴｃは所定値ＴＯ１より大きい所定値
Ｔｃ　２に設定され、走行路面の摩擦係数が低い時には
差動制御クラッチ２１の伝達トルク容ｆｆ１Ｔｃは更に
大きい値Ｔｃ３に設定される。この様に、入力トルクＴ
ｉが一定であっても、走行路面の摩擦係数が高い時には
着初制御クラッチ２１の伝達トルク容ｆｆ１Ｔｃが比較
的小さい値に設定され、これに対し走行路面の摩擦係数
が低い時には差動制御クラッチ２１の伝達１〜ルク容量
ＴＣが比較的大きい値に設定され、この伝達トルク容量
ＩＩＩ罪によって前輪と後輪の一方がスリップしでいる
時もタイト・コーナブレーキ現象の発生が回避され、し
かも一方の車輪がスリップすることによって全ての中輪
の駆動力が低下することが回避される。

尚、差動制御クラッチ２１の如き差動制御装置は、上述
の実施例の如く、センタディファレンシャル装置の二つ
の出力部材を可変の伝達トルク容Ｉ０をもって接続する
もの以外に、センタディファレンシャル装置の前記二つ
の出力部材のうちの一方と入力部材、即ちキャリアとを
可変の伝達トルク容量をちって接続するものであっても
良く、この場合も上述の実施例と同様の作用効果が１ｑ
られる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による四輪駆動装置の制御方法の実施に
用いられる四輪駆動装置を示す概略構成図、第２図は本
発明による四輪駆動装置の制御方法の実施に用いられる
着初制御クラッチの制御システムを示ザ概略構成図、第
３図は本発明による四輪駆動装置の制御方法の実施例を
示すフローチャート、第４図は本発明による制御方法に
於ける差動制御クラッチの制御特性を示すグラフである
。 １・・・内燃機関、２・・・車輌用自動変速機、３・・
・四輪駆動用１〜ランスファ装置、４・・・コンバータ
ケース、５・・・流体式トルクコンバータ、６・・・ト
ランスミッションケース、７・・・変速装置、８・・・
入力部材。 ９・・・油圧制御装置、１０・・・センタディファレン
シャル装置、１１・・・キャリア、１２・・・プラネタ
リビニオン、１３・・・サンギア、１４・・・リングギ
ア、１５・・・後輪駆動軸、１６・・・前輪駆動用中間
軸、１７・・・前輪駆動軸、１８．１９・・・スプロケ
ット、２０・・・無端チェーン、２１・・・差動制御ク
ラッチ、２２・・・油圧制御装置、２３・・・自在継手
、２４・・・リアプロペラ軸、２５・・・自在継手、２
６・・・フロントプロペラ軸、２７・・・自在継手、２
９・・・オイルパン、３０・・・フロン１−ディファレ
ンシャル装置、３１・・・ドライブピニオン軸、３２・
・・ディファレンシャルケース、３３・・・ドライブピ
ニオン、３４・・・リングギア、３５・・・油圧サーボ
装置、３６・・・油室、３７・・・サーボピストン、３
９・・・オイルポンプ、４０・・・プレッシャレギュレ
ータバルブ、４１・・・サーボ油圧コン１−ロールバル
ブ、４５・・・制御装置、４６ｒ・・・後輪回転数セン
サ、４６ｆ・・・前輪回転数センサ。 ４７・・・スロットル開度センサ、４８・・・マニュア
ルシフトポジションセンサ′、４９・・・入力トルクセ
ンサ、５０ｒ・・・後輪荷重センサ、５０「・・・前輪
筒φセンサ 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　　明石　昌毅第４図 入力トルクＴｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一つの入力部材と後輪用と前輪用の二つの出力部材とを
   有し後輪と前輪との間にて差動作用を行うセンタディフ
   ァレンシャル装置と、前記センタディファレンシャル装
   置の入力部材と二つの出力部材のうちの二つの部材を可
   変の伝達トルク容量をもって互いに接続し前記センタデ
   ィファレンシャル装置の差動作用を制限する差動制限装
   置と、前記差動制限装置の伝達トルク容量を制御する制
   御装置とを有している四輪駆動装置の制御方法に於て、
   走行路面の摩擦係数を検出し、摩擦係数が低い時には高
   い時に比して前記差動制限装置の伝達トルク容量を増大
   することを特徴とする制御方法。