JPS62244718A - 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の
制御方法に係り、特に四輪駆動制御クラッチを有する四
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
、前輪と後輪との間にて差動作用を行うセンタディファ
レンシャル装置及び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御クラッチ或いは前輪と後
輪とをトルク伝達関係に選択的に接続するセンタクラッ
チの如き四輪駆動制御クラッチを有し、前記四輪駆動制
御クラッチの作動が車輌の走行状態に応じて制御される
よう構成された四輪駆動装置が既に提案されており、こ
れは例えば、特開昭５８−２０５２１号、特開昭５９−
１８４０２５号、特開昭５９−２０６２２８号の各公報
に示されている。

発明が解決しようとする問題点 従来一般に、四輪駆動制御クラッチを有する四輪駆動装
置に於ては、タイトコーナブレーキ現象の発生を回避す
るために旋回時には前記四輪駆動制御クラッチを解放す
ることが考えられているが、刻々と変化する運転条件に
応じてその全ての運転条件を満足する様なりラッチ制御
は実際には非常にむずかしい。例えば、旋回時には常に
四輪駆動制御クラッチが解放されると、タイヤの走行路
面に対する摩擦係数が大ぎい場合にはタイトコーナブレ
ーキ現象の発生が回避されてこれは有効であるが、しか
しタイヤの走行路面に対する摩擦係数が小さい場合には
タイヤが走行路面に対しスリップし、有効な駆動力が得
られなくなる。最適制御を行うためにはタイヤの走行路
面に対する摩擦係数を検出してこれに応じてクラッチ制
御を行うことが好ましいが、しかしこの摩擦係数を検出
することは実際にはむずかしい。

本発明はタイヤの走行路面に対する摩擦係数を検出する
ことなくタイトコーナブレーキ現象の発生を適切に回避
して可及的に優れた駆動力をもって走行が行われるよう
にする四輪駆動装置の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、前輪と後輪とを選
択的にトルク伝達関係に接続する四輪駆動制御クラッチ
を有する四輪駆動装置のｉｔ、ＩＩ御方法に於て、入力
トルクが所定値以下である時には前記四輪駆動制御クラ
ッチを完全係合させ、入力トルクが所定値以上である時
には前記四輪駆動制御クラッチを非完全係合さけること
を特徴とする四輪駆動装置のｉｌ、ＩＩ　ｔａ１１方法
によって）土酸される。

発明の作用及び効果 本発明による四輪駆動！Ｉｉ置のシ１１　Ｉ１１方法に
よれば、可能な限り四輪駆動制御クラッチが完全係合状
態となって前輪と後輪との相対回転が阻止され、これに
より四輪駆動性能が有効に活用され、タイトコーナブレ
ーキ現象が生じようとする時には走行駆動力が低減する
ことにより運転者が原ａ機の出力を増大すると、これに
伴い入力トルクが増大することにより四輪駆動制御クラ
ッチが非完全係合状態となって前輪と後輪との相対回転
を許すようになり、これにより激しいタイトコーナブレ
ーキ現象が生じることが回避される。

上述の如き制御により、結果的にはタイヤの路面に苅す
る摩擦係数が低い時にはタイヤと路面との間ですべりが
生じ、前記摩擦係数が高い時には四輪駆動制御クラッチ
がずべりを生じ、これらのことからいずれの時にもタイ
トコーナブレーキ現象が生じ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ＩＩ閏を示しており、該内燃機間は車輌の前部に縦置
きされており、該内燃機関の後部には車輌用自動変速１
１１２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ｍ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
間に切換ねり、その変速制御を油圧制御装δ９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１装Ｗ１３はフルタイム４ＷＤの
ための遊星歯車式のセンターディファレンシャル装置１
０を有しており、センターディファレンシャル装置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
てのキせリア１１及び該キャリアに担持されたプラネタ
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と前輪駆動軸１７とは
その各々に取付けられたスプロケット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１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四輪駆動制御クラッチと
しての油圧作動式の差動制御クラッチ２１が設けられて
おり、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ｆｆ１３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。

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１
４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。

油圧制御装置２２は車輌用自動変速ｖａ２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トロールバルブ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に接続されたポート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ど、ドレンボート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ｖ３６へ供給するようになるつ後輪駆動軸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、細端にて自在継手２７及び中間
接続＠２８によりフロントディファレンシャル装置３０
の入力軸であるドライブピニオン軸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。

ドライブごニオン軸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＠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、車速センサ４６より車速に関する
情報を、スロットル開度センサ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、入力トルクセンサ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Ｔｉ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、また四輪駆動用トラン
スファ装置３への入力トルク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Ｔｃ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の伝達トルク容量Ｔｃの制御は、
具体的には第３図に示されている如ぎグラフの制御特性
に従って、Ｔｃ＝に−Ｔｉ−トＴｃｐ（但し、Ｔｉ　：
入力トルク、ｋ　：係数、Ｔ　ｃｐ　：定数）となるよ
うに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へ出力することにより行われる。

車輌のタイヤがスリップを生じないのは、タイ１フに与
えられるトルクＴｏがタイＶが路面に伝え得るトルクＴ
ｔ−μ・Ｆｎ−Ｒ（但し、μ：タイヤの路面に対するｌ
ｌ！擦係数、　Ｆｎ　：タイヤの垂直抗力、Ｒ：タイｉ
ｙの有効半径）に等しいか或いはそれ以下の時、即ちＴ
Ｏ≦Ｔｔの時であり、ＴＯ〉Ｔｔとなると、スリップが
生じる。従ってスリップの回避或いはスリップの軽減の
ためにはタイヤに与えられるトルクＴＯが低減されれば
良い。

センタディファレンシャル装置と差動制限装置とを有す
る四輪駆動装置に於ては、後輪への出力トルクＴｒと前
輪への出力トルクＴｔとはセンタディファレンシャル装
置の固有の前後輪トルク分配比と差動制限装置の伝達ト
ルク８旦により決まり、本発明による制御方法を実施さ
れる四輪駆動装置Ｈに於ては、差動制限ｖ装置である差
動制御クラッチ２１の伝達トルク容量ＴＣが可変である
ことにより、この伝達トルク８迅Ｔｃが定量的に制御さ
れることによってスリップ時に於ける後輪と前輪とに対
する出力トルクの分配麿合が定量的に可変設定される。

即ら、後輪が前輪より高回転である時に後輪に与えられ
るトルクＴｒと前輪に与えられるトルクＴｆとは下式に
より示される。

Ｔ’ｒ　　＝　　（１／　　（１＋ρ）　　）　　Ｔｉ
　　−ＴｃＴｆ　　＝　　（ρ／　（１＋ρ）　　）　
　７ｉ　　＋Ｔｃまた、＋）ｌ′Ｊ輪が後輪より高回転
である時に後輪に与えられるトルクＴｒと前輪に与えら
れるトルクＴｆとは下式により示される。

Ｔｒ　＝　（１／　（１＋、Ｑ））’　Ｔｉ　＋ＴｃＴ
ｆ　−（ρ／〈１＋ρ））Ｔｉ　−Ｔｃ但し、ρはセン
タディファレンシャル装置の量ナシギア歯数／リングギ
ア歯数ぐある。

従って後輪が前輪より速く回転しないためには下式が成
立すれば良い。

Ｔｒ　＝　（１／　（１＋ρ））Ｔｉ　−Ｔｃ≦Ｔｔｒ
／ｉｒ 、°、　Ｔ　ｃ≧（１／　（１＋ρ）　）　Ｔｉ　−（
Ｔｔｒ／ｉｒ）≧（１／（１＋ρ））丁’＋−（Ｒｒ・
Ｆ　ｎｒ−Ｒｒ　／　ｉｒ） 但し、Ｔｔｒ：後輪タイヤが路面に伝え得るトルクｉｒ
：リアディファレンシャルの減速比μｒ：後輪タイヤの
路面に対するＩ！！隙係数１”ｎｒ：後輪タイヤの垂直
抗力 Ｒ「：後輪タイＡ７の有効半径 第３図に於て、細線はＴｃ＝（１／（１＋ρ））Ｔｉ　
−（Ｒｒ　−Ｆｎｒ−Ｒｒ　／ｉｒ）を、μｒ−０、μ
ｒ＝０．２、Ｒｒ　＝　０．４、Ｒｒ　−０，６１，ｃ
ｚｒ−０，８，Ｒｒ　＝１の各々について示している。

前輪が後輪より速く回転しないためには下式が成立すれ
ば良い。

Ｔｆ　＝　（ρ／（１＋ρ））Ｔｉ　−Ｔｃ≦Ｔｔｆ／
１「 、“、ＴＯ≧（ρ／（１＋ρ）　）　Ｔｉ　−（Ｔｔｆ
／ｉｒ）≧〔ρ／（１＋ρ））Ｔｉ−（Ｒｆ・ Ｆｎｆ−Ｒｆ／ｉｆ） 但し、Ｔ　ｔｆ　：前輪タイヤが路面に伝え得るトルク
ｉｆ：フロントディファレンシャルの減速比 Ｒｆ　：前輪タイヤの路面に対するＩＩ擦係数Ｆｎｆ：
前輪タイヤの垂直抗力 Ｒｆ　：前輪タイヤの有効半径 第３図に於て、破線はＴＣ＝　（ρ／（１＋ρ））Ｔｉ
　−（μｆ−Ｆｎｆ−Ｒｆ　／ｉｆ）を、ｔｔｆ　＝Ｏ
。

Ｒｆ　　−０，２、Ｒｆ　　−０，４、Ｒｆ　ゴ　０．
６、μｆ−０，８、μｆ−１について示している。

尚、図示の実施例に於ては、センタディファレンシャル
装置１０のリングギア１４が後輪部１Ｆ７Ｊ　＠１５に
接続され、センタディフルンシャル装置１０のサンギア
１３が前輪駆動軸１７に接続されているから、（１／（
１＋ρ））／（ρ／（１＋ρ））は、７／３〜６／４程
度になる。

第３図に於て、符号Ａで示されているＴＣ≧（１／（１
＋ρ））Ｔｉの領域に於ては、差動制御クラッチ２１は
必ず完全係合状態となる。

差動制御クラッチ２１の伝達トルク容量ＴＣが、例えば
Ｔｃ　＝ｋ　−Ｔｉ　＋７’ｃｐに従って４制御される
ことにより、この伝達トルク容品特性は第３図に放て太
い実線で示され、この伝達トルク容量特性線は、Ｔｃ　
＝　（１／　（１＋ｐ＞　）Ｔｉ　−（ａｒ−Ｆｎｒ−
Ｒｒ　／ｉｒ）の各特性線を横切って延在する。

上述の如く伝達トルク容ｆｆ１Ｔｃが制御されることに
より、入力トルクＴｉが所定値Ｔｉ１以下である時には
、ＴＯ≧（１／　（１＋ρ））Ｔｉ　となってタイヤの
走行路面に対する摩擦係数μがほぼ零である様な低Ｓ擦
係数路面走行時に於ても差動制御クラッチ２１は完全係
合状態となり、入力トルクＴｉが所定値７ｉ１以上であ
る時にはタイヤの路面に対する摩擦係数μの如何によっ
て差動制御クラッチ２１が非完全係合状態となり（ｑる
。例えば、μ＝０．４である場合には入力トルクＴｉが
所定値Ｔｉ２以上になると、差動制御クラッチ２１は前
輪と後輪との相対回転を許し、これによりタイトコーナ
ブレーキ現象の発生が回避される。

入力トルクＴｉが所定値下ｉｌ！であって伝達トルク容
量ＴＣが所定値１−ｃ２に設定されている状態下にてＩ
ｌｉ擦係数μが０．４より０．６に変化したとすると、
この時には差動開口］１クラッチ２１により前輪と後輪
との相対回転が再び阻止されるようになる。この時には
所謂捩り上げトルクが前後輪間に生じて走行駆動力が低
減することにより運転者により原動機の出力が増大され
これに伴い入力トルクＴｉが所定値Ｔｉｓ以上にされる
と、再び停動制御クラッチ２１は前輪と後輪との相対回
転を許すようになり、これによりタイトコーナブレーキ
現象発生状態より脱出する。

上述の如き効果が生じるためには伝）ヱ１−ルク容ａ特
性ｌがＴｃ　＝　（１／　＜ｉ＋ρ））Ｔｉ　−（μｍ
゛・Ｆｎｒ−Ｒｒ　／　ｉｒ）の各特性線を横切って延
在していれば良く、これは例えば第４図乃至第８図の各
々に示されている如く設定されても良い。

尚、上述の実施例に於ては、四輪駆動制御クラッチは差
動制御クラッチ２１であるが、本１Ｆ、明に於ける四輪
駆動制御クラッチは差動制御クラッチに限定されず、こ
れは前輪と後輪とを所要の伝達トルク容量をもって接続
するセンタディフ？レンシャルを兼ねたセンタクラッチ
の如きものであってもよい。

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図は本発明による制御方法の実施に用いられる四輪
駆動装置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は本
発明による四輪駆ｉｌｌ装置の差動制御クラッチのＬ制
御システムを示す概略構成図、第３図乃至第８図は各々
本発明による四輪駆動装置の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・・・センタディファレン
シャル装置ｆｆ、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１Ｆ
ｌｌ＄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、３Ｏ・・・フロント
ディファレンシャルＨａ、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
Ｖ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・・・車速セン
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レンサ、４９・・・入力トルク
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５図 第６図 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前輪と後輪とを選択的にトルク伝達関係に接続する四輪
   駆動制御クラッチを有する四輪駆動装置の制御方法に於
   て、入力トルクが所定値以下である時には前記四輪駆動
   制御クラッチを完全係合させ、入力トルクが所定値以上
   である時には前記四輪駆動制御クラッチを非完全係合さ
   せることを特徴とする四輪駆動装置の制御方法。