JPS6259126A - ４輪駆動車の伝達トルク制御装置 - 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、４輪駆動車の伝達トルク制御装置に関する。

（従来の技術） ４輪駆動車としては、例えば実開昭５６−１２２６３０
号公報に示されているようにエンジン、トランスミッシ
ョン等からなるパワープラントに直接接続された第１駆
動軸と、パワープラントにクラッチ機構等の動力伝達手
段を介して接続された第２駆動軸とを備え、上記クラッ
チ機構の締結と解除を制御することによって、２輪駆動
と４輪駆動の切換えを行なうことができるものが知られ
ている。

４輪駆動車における前後輪へのトルク配分比の調整は、
例えば上述の２輪駆動と４輪駆動の切換えを行なうクラ
ッチ機構の締結力を調節し、このクラッチ機構の伝達ト
ルク量を制御することによって行なうことができる。

（発明が解決しようとする問題点） ４輪駆動車は、４輪の摩擦力をフルに活かして高い走行
性を得るものであるが、この４輪駆動車においても、坂
道では、前後の車輪の接地荷重が変化するため、４輪の
摩擦力を十分に活かすことができなくなり、駆動効率が
低下し、走行性が悪くなる。

本発明の目的は、坂道では前後輪のうち接地荷重の大き
い方にトルク配分が大きくなるようにして、坂道での走
行性を向上できる４輪駆動車の伝達トルク制御装置を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、パワープラントからのトルクを前後輪にそれ
ぞれ伝達するトルク伝達経路の少なくとも一方に、トル
ク伝達量可変の動力伝達手段が設けられ、この動力伝達
手段を可変制御して前後輪へのトルク配分を制御する４
輪駆動車の伝達トルク制御装置において、前記動力伝達
手段のトルク伝達量を変化させ前後輪のトルク配分比を
制御する制御手段と、路面勾配を検知する坂道検知手段
と、を備えており、前記制御手段は、前記坂道検知手段
からの信号に応じて前後輪のうち接地荷重の大きい方に
トルク配分が大きくなるようにトルク配分比を制御する
手段を有することを特徴とする。

（作　用） 本発明においては、前後輪のうち、接地荷重の大きい方
、すなわち、上り坂では後輪の、また、下り坂では前輪
のトルク配分を大にしており、これにより、前後輪の摩
擦をフルに活かした駆動が可能になり、駆動効率が高め
られる。

（発明の効果） 本発明においては、路面勾配を検知する坂道検知手段か
らの信号に応じて、前後輪のうち接地荷重の大きい方に
トルク配分が大きくなるようにトルク配分比を制御して
いるので、坂道での走行性を向上できる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施例に
よる４輪駆動車の伝達トルク制御装置について説明する
。

第３図および第４図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。第３図において、符号１はパワープラントを示し
、このパワープラント１はエンジンおよびトランスミッ
ション等からなっている。

このパワープラント１の出力軸２には、歯車列３を介し
てフロント側プロペラシャフト４が連結されているとと
もに、動力伝達手段である油圧式可変クラッチ５を介し
てリヤ側プロペラシャフト６が接続されている。フロン
ト側プロペラシャフト４はファイナルギヤユニット７を
介して前輪８にリヤ側プロペラシャフト６はファイナル
ギヤユニット９を介して後輪１０にそれぞれ接続されて
いる。以上の構成において、クラッチ５へ加える作動油
の圧力を変化させて、クラッチ５の伝達トルク量を変化
させ、これにより前後輪のトルク配分比を調整する。

第３．４図の伝達トルク制御装置においては、前後輪の
回転速度差に応じてトルク配分率を一定にしており、以
下、この原理について説明する。

（トルク配分率を一定にする原理）　　　　　　　　　
　：まず、リヤ側に上記動力伝達手段を設け、パワープ
ラント出力トルクをＴｐ１フロントおよびリヤ側トルク
をそれぞれＴ　ｒ　ｓ　’ｒｒ　％目標リヤトル　　　
□り配分率をＵとすると、次のような式が成り立つ。　
　　１Ｔ、＝Ｔｒ＋Ｔｒ　　　　　　　・・・・・・（
１）Ｔｒ　　＝　ｕ　ＴＰ　　　　　　　　　・・−−
−−（２）また、フロントおよびリヤ駆動力をそれぞれ
Ｆ　ｆ　、Ｆｒ　ｓフロントおよびリヤタイヤスリップ
比をＳ　ｆ　％　ｓｒ　％フロントおよびリヤタイヤ角
速度をω１、１、フロントおよびリヤ接地荷重をω Ｎｌ５Ｎｒ、％フロントおよびリヤタイヤ動的有効半径
をＲｆＳＲｒ　％左右を平均してのフロン）Ｊよびリア
車体速度をＶ　ｆ　、ｖｒ　、駆動係数をμ、タイヤの
スリップ特性により決る定数をｋとする　　　　□と、
次の式が成り立つ。なお、上記駆動係数μ、定数には第
９図に示すような使用するタイヤ固有のスリップ特性か
ら求められる値で μ＝Ｆ／Ｎ　（Ｆ　；駆動力、Ｎ；接地荷重）ｋ＝μ／
Ｓ　（Ｓ　；スリップ率） である。

Ｆｆ　＝μＮｔ　　＝　ｋ　Ｓ　ｔ　Ｎｔ　　　・・・
・・・（４）Ｆ、＝μＮ、＝ｋＳ、Ｎ、　　−・・・（
５）更に、フロントおよびリヤギヤ比（ペロペラシャフ
ト／ハーフシャフト）をＧ　ｆ　、Ｇｒ　％フロントお
よびリヤ側のベロペラシャフトの各速度をｎｒ　、ｎｒ
　とそれぞれすると、トルクと角回転速度の関係は、次
の式で表わすことができる。

ｎｒ　　＝Ｇｆ　　ωｆ　　　　　　　　　・・・・・
・α口Ｔｌ　ｒ　　＝　Ｇ　ｒ　　ω、・・・・・・（
ｉＬ１式（４）、（６）、（８）、α０から ・・・・・・（１２） 式（５）、（７）、（９）、（１１）から式（１２）か
ら ・・・・・・■ 式（１３）から ・・・・・・固 フロントとリヤの車体速度比ｔは、 で表わすことができる。式（囮、固、ｆｌＢから・・・
・・・（１η リヤトルクと各回転速度との関係は、式（３）、（１７
）から次のように表わすことができる。

、’、Ｔｒ　＝ ・・・・・・０８） リヤトルクと前後輪の回転速度差をΔｎの関係は次のよ
うに示すことができる。

Δｎ　＝ｎ　ｔ　　　ｎ　ｒ　　　　　　・・・・・・
Ｕ、・、ｎ、”ｎｒ　　−Δｎ　　　　・・・・・・四
式０８）、ｒ２Ｉｌｌより 従って、車両の走行条件（例えば車速やコーナリング）
に応じて予め設定した目標リヤトルク配分率Ｕを一定と
するには、前後輪回転速度差Δｎ。

フロント側プロペラシャフト角速度ｎ、および車体速度
比ｔを測定し、上記式（２１）にあてはめ、リヤ側トル
クＴ、を得られた値とすればよい。なお、舵角を一定に
した場合、および車速を一定にした場合の上記式（２１
）から得られたリヤ側トルクＴＦと回転速度差Δｎの関
係を第１図、第２図に示した。

なお、前輪の間隔をｂ＋、後輪の間隔をｂ２、前後輪の
間隔をβ、転舵状態の内側の前輪の舵角をα３、外側の
前輪の舵角をα２、回転中心から内側および外側の前輪
および内側および外側の後輪−・の距離をそれぞれＲ１
、Ｒ２、Ｒ１、Ｒ１とすると、車体速度比ｔは次のよう
に表わすことができる。

従って、舵角がわかれば、車体速度比ｔは知ることがで
きる。

以上のようにして、前後輪の回転速度差に応じてリヤ側
トルクを制御し、トルク配分率を一定にできる。

次に、第４図を参照しつつ、上記クラッチ５のための油
圧制御系について説明する。図に示すように、油タンク
１１内の作動油は、ポンプ１２によって吸い上げられ、
所定の圧力で吐出され、油圧制御弁１３を介して、クラ
ッチ５の作動油室５ａに供給される。油圧制御弁１３は
、制御ユニット１４で制御されて、その作動油圧が調整
される。これによって、クラッチ５の作動油室５ａへの
作動油の圧力が調整され、クラッチ５の締結力が制御さ
れる。

上記制御ユニット１４には、車速を検出し、車速信号Ｓ
ｖを出力する車速センサ１５、舵角を検出し、舵角信号
Ｓαを出力する舵角センサ１６、およびフロント側およ
びリヤ側プロペラシャフト４．６の回転速度差Δｎを検
出し、速度差信号ＳΔ１を出力する速度差センサ１７が
接続されている。なお、上記車速センサ１５としては、
フロント側プロペラシャフト４の回転速度を検出する回
転速度センサを用いることができる。また、回転速度差
Δ。を求めるには、上記速度差センサを用いずに、リヤ
側プロペラシャフト６の回転速度を検出する回転速度セ
ンサを制御ユニット１４に接続し、該制御ユニットで演
算するようにしてもよい。

制御ユニット１４は、上記３つの信号Ｓｌ１％Ｓαおよ
びＳΔ７を人力し、第６図および第７図に示されている
ような予め記憶している第１および第２の制御マツプＭ
１、Ｍ２を読み出し、この制御マツプＭ　ｌ　％　Ｍ２
　に従い制御電流ｉを油圧制御弁１３に供給する。これ
らの第１および第２制御マツプＭ、およびＭ２　は、第
１図および第２図に示された特性図に基づいて定められ
たものであり、縦軸が制御電流ｌを、横軸が回転速度差
Δ。

を示している。第１制御マツプＭｌ　　は直進時用のも
のであり、車速が速くなるにつれて回転速度差大側に移
動する複数本の制御線１．　ＳＲ，、Ｎ。

を備えている。一方、第２制御マツプＭ、は、転舵時用
のものであり、舵角が大きくなるにつれて回転速度差大
側に移動する複数本の制御線１４、ｆｓ　、１６を備え
ている。

なお、該制御線１１、Ｉ１２．１３．１４．１ｓ、１６
　ともに、回転速度差へ〇が所定値△１゜３、△ｎ０２
　ｓ△１１０３　％△ｎ１１４　ＳΔｎ’ｓ　ｓΔｎ０
６以上になったときにはじめて制御電流ｉが出るように
設定されており、クラッチ５の伝達トルクが不安定とな
るように作動油圧力とする電流ｌは発生しないようにし
ている。

次に、上記伝達トルク制御装置の作動について説明する
。

制御ユニット１４は、各センサ１５．１６．１７から車
速信号Ｓｖｓ舵角信号Ｓαおよび回転速度差信号ＳΔ、
を入力し、舵角信号Ｓαから直進状態か転舵状態かを判
断し、直進状態のときには第１制御マツプＭ１　を、転
舵状態のときには第２制御マツプＭ、をそれぞれ読み出
す。まず、直進状態のときの制御について説明すると、
上記車速信号Ｓｖ　に応じて第１制御マツプＭ１　から
適切な制御線１１、β２または１３を選択し、回転速度
差信号ＳΔ０をこの制御線に照して制御電流ｌを決定す
る。この制御電流ｉは、油圧制御弁１３に供給され、こ
の油圧制御弁１３は、この制御電流ｉに応じて、該電流
ｉに比例した圧力Ｐの作動油をクラッチ５に供給する。

クラッチ５は、この作動油の圧力Ｐに応じた圧力で締結
され、その締結圧力に比例したトルクＴ、　　ＩＪヤ側
プロペラシャフト６に伝達する。

一方転舵状態のときには、上記舵角信号Ｓαに応じて第
２制御マツプから適切な制御線１４、！。

または１６を選択し、回転速度差信号Ｓ八〇をこの制御
線に照して制御電流ｌを決定し、以下、上記と同様の制
御を行なう。以上により、回転速度差Δ、を知って、後
輪のトルク配分率Ｕを車速に従い定められた値に維持す
る。また、回転速度差△１が上記へ〇。３、八〇。７、
八〇ｏ５、八〇。１、△１゜２、Δ、。６より小さいと
きには、電流ｉは供給されず、従ってこの場合には前輪
駆動となる。

また、上記制御は、制御マツプを用いて制御電流ｌを求
める形式のものについて説明したが、演算によって求め
る形式のものであってもよい。

次に本発明においては、坂道（路面勾配）を検知し、前
後輪のうち接地荷重の大きい方にトルク　　　　□配分
が大きくなるようにトルク配分比を制御している。第４
図に基づいて説明すると、坂道を検知する坂道検知セン
サ２５を設け、制御ユニット１４は、坂道検知センサ２
５からの信号に応じて前後輪のうち接地荷重の大きい方
にトルク配分が大きくなるようにトルク配分比を制御し
ている。

これにより、坂道での走行性を向上させており、以下、
これについて詳細に説明する。

第５図において、車両２６は、第３図と同様の構成であ
り、すなわち、車両２６の動力装置２７は、第３図のパ
ワープラント１、出力軸２、歯車列３、油圧式可変クラ
ッチ５を含んでおり、動力装置２７からのフロント側プ
ロペラシャフト４、リヤ側プロペラシャフト６は、それ
ぞれ前輪８、後輪１０に接続されている。また、ハンド
ル２８による舵角α、前輪８による車速■、坂道検知セ
ンサ２５による勾配ａは、制御ユニット１４に供給され
ている。

また、第１０図には、路面勾配（坂勾配）ａと後輪荷重
Ｗとの関係が示されており、平地では、Ｗ＝Ｗｏ／２　
（Ｗｏ　：車両重量）であるが、上り坂になるとＷ＞Ｗ
ｏ／２になり、また、下り坂になるとＷ＞Ｗｏ／２にな
っていることがわかる。

そこで、制御ユニット１４は、坂道検知センサ２５によ
る勾配ａの信号に基づき、上り坂では後輪の接地荷重が
大きいので後輪のトルク配分を大にし、また、下り坂で
は前輪の接地荷重が大きいので後輪のトルク配分を小に
する、すなわち、前　　　□輪のトルク配分を大にする
。なお、第１１図には、　　　□勾配によって後輪のト
ルク配分を制御するための補正係数にのグラフが示され
ている。

そして、上記の制御ユニット１４の作用を第１２図のフ
ローチャートに基づいて説明する。

スタート１００で始まり、ステップ１０２で前後輪の回
転差△７、車速■、舵角α、勾配ａを読み込み、ステッ
プ１０４でΔ、と△ｎｏとを比較する。ここで、△ｏ０
は、前後輪回転差におけるトルク制御開始設定値である
（第６．７図を参照）。

ステップ１０４で△わく八〇。であると、ステップ１０
６でクラッチをオフにして、２ＷＤ走行にする。

ステップ１０４でΔ、≧△ｏ０であると、ステップ１０
８でＵ。をセットする。ここで、ＵＯは、後輪のトルク
配分設定値であって、ｕｏ　は、固定値、例えば前後輪
へのトルク配分比が６：４になるような値、もしくは、
車両の走行状態に応じて自動的に設定される値である。

ステップ１０８からステップ１１０に進み、勾配ａ＝Ｏ
すなわち平地であると、ステップ１１２で後輪の実際の
トルク配分率ｕ　”　ｕ　ｏ　とし、ステップ１１４で
クラッチ制御圧Ｐを演算により求める。なお、クラッチ
制御圧Ｐは、前後輪回転差Δイ、車速■、舵角αにより
前述した方法により求められる。

ステップ１１０でａ　Ｓ　Ｏすなわち坂道であると、ス
テップ１１６で、勾配ａに基づき第１１図のグラフから
補正係数ｋが設定され、ステップ１１８において、ｕｏ
Ｘｋにより、後輪の実際のトルク配分率Ｕが求められ、
ステップ１１４に進む。

以上のようにして、前後輪のうち接地荷重の大きい方に
トルク配分が大きくなるようにトルク配分比を制御して
いるので、坂道での走行性を向上できる。

また、上記実施例においては、フロント側プロペラシャ
フト４をパワープラント１の出力軸２に常に連結させ、
リヤ側プロペラシャフト６と出力軸２の間にクラッチ５
を設けたものについて説明したが、これを逆にしてもよ
く、更に、第８図に示すように２つ目のクラッチ２０お
よび歯車列２１を出力軸２とフロント側プロペラシャフ
ト４の間に設けて、直結するプロペラシャフトを選択で
きるようにしてもよい。なお、この場合には、第２の油
圧制御弁２２を設ける必要がある。

なお、本発明は、動力伝達手段を車速、舵角及び前後輪
回転差の３者を検出して動力伝達手段を制御するものに
適用するだけでなく、他の方法により動力伝達手段を制
御するものにも適用できる。

また、上記実施例において、通常は２輪駆動状態で走行
し、前後軸間に所定以上の回転差が生じた際、設定のト
ルク配分率で４輪駆動状態とし、この４輪駆動状態にお
けるトルク配分を路面勾配に応じて補正するように構成
したが、常時４輪駆動状態とし、前後のトルク配分を路
面勾配に応じて補正するように構成してもよい。

この場合において、第８図に示す装置を用い路面勾配が
０のときは、両クラッチ５．２０を共に直結状態とし、
坂道を検出したときは路面勾配ａに応じ接地荷重が低下
する側のクラッチの締結力を低下するよう制御すればよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トルク配分率一定、舵角一定としたときの伝
達トルクＴｒ　一回転速度差Δ。特性を示すグラフ、 第２図は、トルク配分率一定、車速一定としたときの伝
達トルクＴｒ−回転速度差Δ１特性を示すグラフ、 第３図は、４輪駆動車の駆動系を示す概略図、第４図は
、本発明の一実施例による伝達トルク制御装置の概略図
、 第５図は、勾配の検知を示す図、 第６図および第７図は、それぞれ上記伝達トルク制御装
置における伝達トルク制御に用いられる第１および第２
制御マツプを示すグラフ、第８図は、本発明の他の実施
例による伝達トルク制御装置の概略図、 第９図は、タイヤ固有のスリップ特性を示す特性図、 第１０図は、勾配ａと後輪荷重Ｗとの関係を示すグラフ
図、 第１１図は、勾配ａと補正係数にとの関係を示すグラフ
図、 第１２図は、勾配ａに応じて後輪のトルク配分率を制御
する流れを示すフローチャート図である。 １・・・・・・パワープラント　　２・・・・・・出力
軸４・・・・・・フロント側プロペラシャフト５・・・
・・・クラツチ Ｇ・・・・・・リヤ側プロペラシャフト１３・・・・・
・油圧制御弁　　１４・・・・・・制御ユニット１５・
・・・・・車速センサ　　２５・・・・・・坂道検知セ
ンサ。 回転課居Δ１ 第４− 第６図 第８図 第１０図 第１１図 手続補正書 い 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示　　　昭和６０年特許願第１９８８７０
号２、発明の名称　　　４輪駆動車の伝達トルク制御装
置３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　（３１３）マツダ株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　　発 ６、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明□学
、衿＊４ｍ＝ｒ＝７？％−’Ｌ−！、Ｃ）’−１局１、
　明細書第７頁第１０行および第１２行の“ペロペラ”
を「プロペラ」に訂正する。 ２、　同書第１０頁の式 ％式％ を次のように改める。 ｒ、’、Ｔ、＝ ・・・・・・　（１８）　　　Ｊ ３、　同書第１０頁全体を次のように改める。 ４、同書第１４頁第１行の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パワープラントからのトルクを前後輪にそれぞれ伝達す
   るトルク伝達経路の少なくとも一方に、トルク伝達量可
   変の動力伝達手段が設けられ、この動力伝達手段を可変
   制御して前後輪へのトルク配分を制御する４輪駆動車の
   伝達トルク制御装置において、 前記動力伝達手段のトルク伝達量を変化させ前後輪のト
   ルク配分比を制御する制御手段と、路面勾配を検知する
   坂道検知手段と、 を備えており、 前記制御手段は、前記坂道検知手段からの信号に応じて
   前後輪のうち接地荷重の大きい方にトルク配分が大きく
   なるようにトルク配分比を制御する手段を有することを
   特徴とする４輪駆動車の伝達トルク制御装置。