JPS62244717A - 四輪駆動装置 - 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、自動車等の車輌に用いられる四輪駆動ＨＨ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ａ
！！装置が既に提案されており、この種の四輪駆動装置
は、例えば実開昭４７−２０３号、特開昭５０−１４７
０２７号、特開昭５５−７２４２０号、特開昭６０−１
７６８２７号の各公報に示されている。

センタディファレ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１シル￥２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
ル装置の差動作用により全ての車輪の駆動力が減少する
と云う問題を生じる。このためセンタディファレンシャ
ル装置を有する四輪駆動装置に於ては、センタディファ
レンシャル装置の差動作用を制限する差動制限装置が設
けられており、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
ング或いは摩擦係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
の差動制限効果は竹輪と後輪と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動制限効果を増大
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。Ｉ２１］１５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ぎいもの
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、タイヤスリップ量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タイヤス
リップ時に必要な差動制限効果が得られず、全輪が駆動
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
きく、あらゆる使用条件下で適切なトルク容量を選定維
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。

本発明は、従来の四輪駆動装置に於ける上述の如き問題
点に鑑み、スリップによって全輪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回避でき、し
かも高速走行時には操縦安定性を高める四輪駆動装置を
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車輪回転数に応じて１ＩＩ
１１御する制御装置とを有している四輪駆動装置によっ
て達成される また前記制御装置は車輪回転数に加えて車輌用自動変速
機の変速段に応じて前記差動制御装置の伝達トルク容量
を制御するよう構成されていても良い。

本発明による四輪駆動装置に用いられる差動制御装置は
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、
油圧サーボ式の湿式多板クラッチ、電磁バウダクラッヂ
等が用いられて良い。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、車輪回転数に応じて差ｖノ制
限装置の伝達トルク容量が制御されることにより、例え
ば前記車輪回転数の増大に応じて前記伝達トルク容量が
増大されることにより、タイヤスリップによる車輪回転
数の増大時にはそれに応じてセンタディファレンシャル
装置の差動作用が制限されて前輪と後輪とが直結状態に
近付き或いは直結状態になることにより、この時に全幅
の駆動力が減少することが回避され、また低摩擦係数の
ずべり易い路面での車輌発進特性が改善され、またタイ
ヤスリップが生じていない時も車輪回転数が大きい時は
ど、換言ずれば高速走行時である時はど、センタディフ
ァレンシャル装置の差動作用が制限されて全輪と後輪と
が直結状態に近付き、これにより高速走行時の操縦安定
性及び直進安定性が向上するようになる。これに対し車
輪回転数が小さい時には、換言すれば低速走行時にはセ
ンタディファレンシャル装置の差動作用が制限されなく
てこの差動作用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。タイトコーナブレーキ現象により
車輌の走行状態が悪化して実際に問題になるのは低速走
行時であるから、特に低速走行時にタイトコーナブレー
キの発生を回避することは有効なことである。

中間車速時に於ては、差動制限装置の伝達トルク８出は
車速に応じた中間値に設定されることにより差動制限装
置が車速に応じてその差動制限作用の強さを変化するリ
ミテッドスリップディファレンシャル装置（ＬＳＤ）と
して働ぎ、低速運転時のタイトコーナブレーキ現象の発
生を回避した上で車輌運動特性が前後輪直結四輪駆動に
於ける特性に近い良好なものになる。

差動制限装置により前輪と後輪とを完全に直結するため
に必要な差動制限装置の伝達トルク８出は変速装置の変
速段が低速段であるほど大きいから、差動制限装置の伝
達トルク容量が車輪回転数に加えて変速装置の変速段に
応じて制御されることにより、各変速段に於て中間車速
時に於ける差動制限装置の伝達トルク容量が適切に設定
されるようになる。この差動制限装置の伝達トルク容品
はある所定の中間車速に於ては、変速段が低速段である
ほど高い値に設定されて良い。

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御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１１１輌の前部に縦
置きされており、該内燃機関の後部には車輌用自動変速
ｄ２と四輪駆動用トランスファ装置３とが順に接続され
ている。

車輌用自動変速機２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内に設け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＠（クランク軸
）に駆＃ｌ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９により
行われるようになっている。

四輪駆動用トランスファ装置３はフルタイム４ＷＤのた
めの遊星歯車式のセンタディファレンシャル装置１０を
有しており、センターディノア１ノンシヤル装置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及び該キャリアに担持されたプラネタリ
ピニオン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１
４は後輪駆動軸１５に接続され、サンギア１３は後輪駆
動軸１５と同君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ｅ１３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ｌ！ｌＩ軸７６と前輪駆動軸１
７とはその各々に取付けられたスプロケット１８及び１
９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はサンギア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が設けられてＪ３す、該差動制御クラッチの
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
制御装置２２により行われるようになっている。

着初制御クラッチ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に供給される帯ナ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ト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
１４とを接続し、油室３６に供給されるサーボ油圧の増
大に応じて伝達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ｌｌ装置２２は車輌用自動変速機２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ば、油
圧サーボ装置３５の油室３６に接続されたポートａと、
ブレフシ１？レギユレータバルブ４０より油圧を供給さ
れる油圧ポートｂと、ドレンポートＣとを有しており、
通電時にはポートａを油圧ボートｂに接続し、これに対
し非通電時にはポートａをドレンボートＣに接続するよ
うになっている。サーボ油圧コントロールバルブ４１に
は制御装置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
はデユーティ比に応じた大きさのサーボ油圧を油圧サー
ボ装置３５の油室３６へ供給するようになる。

後輪駆動軸１５には自在継手２３によりリアブ０”：う
Ｎ　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によりフロントプロペ
ラ軸２６の°一端が連結されている。フロントプロペラ
軸２６は、車輌用自動変速機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ァレンシャル装ｆｆ
１３０の入力軸であるドライブとニオン軸３１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
ンシャルケース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の端部には傘歯車にりなるドラ
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］ヘディフ？レンシャル装置３０のリングギ
ア３４と噛合している。

油圧制御装置９及び２２は電気式の制御装置４５よりの
制御信号に基いて作動して変速装置７の変速段の切換制
御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、後輪回転数センナ４６より後輪回
転数（車速）に関する情報を、スロットル開度センサ４
７より内燃機関１のスロットル開度に関する情報を、マ
ニュアルシフトポジションセンサ４８よりマニュアルシ
フトレンジ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制御信号を油圧制御装置９へ出
力し、また後輪回転数とスロットル開度と変速装置７の
変速段とに応じて差動制御クラッチ２１の伝達トルク容
量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４１へ出力するようにな
っている。

差動制御クラッチ２１の伝達トルク容ｆｆ１ｌ−ｃ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
ートに従って行われる。即ち、後輪回転数ＮＯが第一の
所定値Ｎ１より小さい低速運転時には伝達トルク容量Ｔ
ｃが０となるようにデユーティ比Ｄ−０のパルス信号を
サーボ油圧コントロールバルブ４１へ出力することが行
われ、後輪回転数ＮＯが第二の所定値Ｎ２以上である高
速運転時或いはタイヤスリップ時には伝達トルク容１ｕ
ＴＣがその時のスロットル開度に応じた最大値となるよ
うにデユーティ比Ｄ＝１のパルス信号をり一ボ油圧コン
トロールバルブ４１へ出力することが行われ、後輪回転
数Ｎｏが第一の所定伯ＮＩより大きく第二の所定値Ｎ２
より小さい中間値、即も中間車速である時にはその後輪
回転数Ｎｏと変速装置７の変速段と内燃機関１のスロッ
トル開度とに応じて最適デユーティ比りを下式に従って
演悼して、この最適デユーティ比りのパルス信号をす−
ボ油圧コントロールバルブ４１へ出力することが行われ
る。

Ｄ＝ＫＸ　Ｎｏ−Ｋａθ 但し、ＫＸは変速装置７の変速段により決まる係数であ
り、変速段が低速段であるほど大ぎい値を示し、θはス
ロットル開度であり、これはスロットル開度の増大に応
じて大きい値を示し、Ｋａは固定の係数である。

、Ｌ述の如き数式に従って最適デユーティ比りが決定さ
れることにより、中間車速時に於けるデユーティ比りは
後輪回転数Ｎｏが大きい時はど、またスロットル開度が
大きい時はど大きくなり、また変速装置７の変速段が低
速段である時はど大きくなる。

上述の如く、サーボ油圧コントロールバルブ４１へ与え
られるパルス信号のデユーティ比りが制御されることに
より、第４図に示されている如く、差動制御クラッチ２
１の伝達トルク容量ＴＣは後輪回転数Ｎｏは第一の所定
値Ｎ１以下である時には０に設定されて差動制御クラッ
チ２１は実質的な差動制限を行わず、従ってこの時には
センタディファレンシャル装置１０が何ら制限を受ける
ことなく自由に差動作用を行うようになり、これにより
センタディファレンシャル装置１ｏが有効に差動作用を
行ってタイトコーナブレーキ現象が生じることが回避さ
れる。後輪回転数Ｎｏが第一の所定値Ｎ１以上で第二の
所定Ｎ２以下の中間車速時に於ては、差動制御クラッチ
２１の伝達トルク容ｆｆ１Ｔｃが後輪回転数Ｎｏの増大
に応じて比例的に増大し、これにより差動制御クラッチ
２１が車速に応じてその差動制限作用の強さを変化する
ＬＳＤとして作用し、低速運転時のタイトコーナブレー
キ現象の発生を回避しつつ車輌運転特性を市後輪直結四
輪駆動時の特性に近い良好なものとげるようになる。

成る所定のスロットル開度に於て差動制御クラッチ２１
が完全係合状態となる伝達トルク合間「Ｃは、変速装置
７の変速段が第一速段である時はＴｅｌであり、第二速
段である時はＴＣＩより小さいＴＯ２であり、第三速段
である時は７ｃ２より更に小さいＴＯ３であり、第四速
段である時にはＴＯ，ｌよりより一層小さいＴＯ４であ
り、変速装置７の変速段が第一速段である時には後輪回
転数ＮＯが第一の所定値Ｎ＋より第二の所定値Ｎ２にな
る間で伝達トルク容ｆｉｔ　Ｔ　ｃがＯよりＴＣＩにま
で後輪回転数ＮＯの増大に応じて増大し、変速装ｒ１１
７の変速段が第二速段である時には後輪回転数ＮＯが第
一の所定ＷｉＮ＋より第二の所定値Ｎ２になる間で伝達
トルク容ｆｆ１ＴｅがＯよりＴｃ２にまで後輪回転数Ｎ
ｏの増大に応じて増大し、変速装置７の変速段が第三速
段である時には後輪回転数ＮＯが第一の所定値ＮＩより
第二の所定値Ｎ２になる間で伝達１〜ルク容伍ＴＣが０
よりＴＯ３まで後輪回転数ＮＯの増大に応じて増大し、
変速装置コアの変速段が第四速段である時には後輪回転
数Ｎｏｓ第一の所定値Ｎ１より第二の所定値Ｎ２になる
間で伝達トルク容ｆｆ１Ｔｃが０よりＴＯ４まで後輪回
転数Ｎｏの増大に応じて増大する。

これによって各変速段に於て、中間車速時に於ける差動
制御クラッチ２１の伝達トルク容量ＴＣが適切に制御さ
れるようになる。

後輪回転数Ｎｏが第二の所定値Ｎ２より高い時はタイヤ
スリップが激しい時或いは高速走行時であり、この時に
は差動制御クラッチ２１が完全係合状態となって前輪と
後輪とが完全直結状態になり、これによりタイヤスリッ
プ時に於ては全幅の駆動力が低減することが回避され、
また低摩隙係数のすべり易い路面での車輌発進特性が改
善され、高速走行時には操縦安定性と直進安定性とが共
に向上するようになる。

尚、差動制御クラッチ２１の如き差動制御装置４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１〜ルク容吊をもって接続す
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も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１
ｑ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部＃Ｊ装置の一つの実施例を
示す′Ｒ１８構成図、第２図は本発明による四輪駆動装
置の差動制御クラッチの制御システムを示す概略構成図
、第３図は本発明による四輪駆動装置の差ａ　ｉｌｌ　
ｔａｌｌクラッヂの制御要領を示すフローチャート、第
４図は本発明による四輪駆動装置の差動υ１１２Ｄ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・・
・四輪駆動用トランスファ装置、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・・・センタデイファレン
シ１１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・・・ｔ）Ｏ輪部ＵＪ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、２６・・・フロントプロペラ軸、２７・・・自在
継手、２９・・・オイルパン、３０・・・フロントディ
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、３９・・・オイルポンプ、４０・・・プレッシャレ
ギュレータバルブ、４１・・・サーボ油圧コントロール
バルブ、４５・・・制御装置、４６・・・後輪回転数セ
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　昌毅箪　９　Ｍ 第４図 後輪回転数Ｎｏ→

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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車輪
   回転数に応じて制御する制御装置とを有している四輪駆
   動装置。
2. （２）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車輪
   回転数と車輌用変速装置の変速段とに応じて制御する制
   御装置とを有している四輪駆動装置。