JPS63116933A - ４輪駆動型車両用無段変速機の制御装置 - 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】 技術分野 本発明は４輪駆動型車両用無段変速機の制御装置に関す
るものである。

従来技術 エンジンの出力トルクを車両の前輪および後輪へ分割し
て伝達する差動歯車装置と、その差動歯車装室の一対の
出力軸間に設けられてそれら出力軸間を連結させること
により上記差動歯車装置の差動作用を抑制するための差
動制限クラッチとを備え、前輪回転速度および後輪回転
速度の差が所定値よりも大きくなると上記差動制限クラ
ッチの伝達トルクを大きくして前輪回転速度および後輪
回転速度の差を小さくする形式の車両用４輪駆動装置が
ある。これは所謂フルタイム型として知られており、例
えば実開昭５５−７２４２０号公報に記載されている。

そして、このような形式の４輪駆動装置のエンジンと中
央差動歯車装置との間に無段変速機を介挿した４輪駆動
式車両が提案されている。本出願人が先に出願した特願
昭６１−２３３７９３号に記載された４輪駆動式車両が
それである。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、中央差動歯車装置が非係合状態、すなわ
ち非差動制限状態であるときに凍結路或いは雪路などの
路面摩擦抵抗が極めて小さい道路上を走行させると、接
地荷重が小さい車輪によって全車輪の駆動力が決定され
るため、実際の駆動力がそれを超え易く、これに起因す
るスリップが生じて車両の走破性や操縦安定性が著しく
低下する場合があった。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、エンジンの出力トルクを車両
の前輪および後輪へ分配して伝達する中央差動歯車装置
と、該中央差動歯車装置の出力軸間に設けられ、該出力
軸間を連結させることにより前記中央差動歯車装置の差
動作用を抑制するための差動制限クラッチ装置と、前記
エンジンと中央差動歯車装置との間に設けられた無段変
速機とを備えた形式の４輪駆動型車両において、前記無
段変速機の変速比を制御するための制御装置であって、
（ａ）予め求められた複数種類の関係を記憶する記憶手
段と、山）前記差動制限クラッチ装置の差動制限状態に
関連して前記複数種類の関係の一つを選択する選択手段
と、（Ｃ）その選択手段により選択された関係から少な
くともアクセル操作量および車速に基づいて目標変速比
または目標エンジン回転速度を決定畳、その目標変速比
または目標エンジン回転速度と前記無段変速機の実際の
変速比または実際のエンジン回転速度とを一致させるよ
うに無段変速機の変速比を調節する変速比制御手段とを
、含むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、選択手段により、差動制限クラッチ
装置の差動制限状態に関連して前記記憶手段において記
憶された複数種類の関係の一つが選択され、変速比制御
手段において、その選択された関係から少なくとも前記
アクセル操作量および車速に基づいて目標変速比または
目標エンジン回転速度が決定され、その目標変速比また
は目標エンジン回転速度と前記無段変速機の実際の変速
比または実際のエンジン回転速度とを一致させるように
該無段変速機の変速比が調節される。したがって、差動
制限クラッチ装置の差動制限状態の解除と関連して選択
された関係から求められた目標値が差動制限状態におけ
る目標値よりも小さくなるようにすることができるので
、路面摩擦抵抗が極めて低い路上を車両が走行する場合
には各車輪に伝達される駆動トルクが小さくされる。そ
れ故、路面摩擦抵抗が極めて低い路上を走行する場合で
も、車輪の駆動トルクが接地荷重の小さい車輪によって
決定される全車輪の駆動力を超え難くなり、車輪のスリ
ップに起因する車両の走破性や操縦安定性の低下が改善
されるのである。

前記選択手段は、好適には、前記車両が路面摩擦抵抗が
極めて小さい道路を走行することを条件として、前記差
動制限クラッチの差動制限状態に関連して前記複数種類
の関係の一つを選択するように構成される。このように
すれば、差動制限クラッチが非差動制限状態であっても
、常時は比較的大きい車輪の駆動力が得られて運転性が
維持される一方、路面摩擦抵抗が極めて小さい道路を走
行する場合に前記目標値が小さくされて車輪のスリップ
が改善される利点がある。

ここで、無段変速機の変速比とは、その入力軸回転速度
をＮ　ｉ　ｎとし出力軸回転速度をＮ。ｕｔとすると、
Ｎ、、、／Ｎ、ｕＬである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、エンジン１０の動力は流体継手１２、
ベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴという）１４、副変
速機１６、中央差動歯車装置１８へ伝達されるとともに
、この中央差動歯車装置１８により２系統に分配された
動力の一方は減速歯車対２０および２２、前輪用差動歯
車装置２４を介してその出力軸である一対の車軸に固定
された左右の前輪２６へ伝達され、中央差動歯車装置１
８により分配された動力の他方は傘歯車対２８および３
０、平歯車対３２および３４、プロペラシャフト３６、
後輪用差動歯車装置３８を介して左右の後輪４０へ伝達
されるようになっている。

流体継手１２は、エンジン１０のクランク軸４２と接続
されているポンプ４４と、ＣＶＴ１４の入力軸４６に固
定されポンプ４４からのオイルにより回転させられるタ
ービン４８と、ダンパ５０を介して入力軸４６に固定さ
れたロックアツプクラッチ５２とを備えている。ロック
アンプクラッチ５２は、たとえば車速あるいはエンジン
回転速度またはタービン４８の回転速度が所定値以上に
なると作動させられて、クランク軸４２と入力軸４６と
を直結状態にするものである。

ＣＶＴ１４は、入力軸４６および出力軸５４にそれぞれ
設けられた可変プーリ５６および５８と、それら可変プ
ーリ５６および５８に巻き掛けられた伝導ベルト６０と
を備えている。可変プーリ５６および５８は、入力軸４
６および出力軸５４にそれぞれ固定された固定回転体６
２および６４と、入力軸４６および出力軸５４にそれぞ
れ軸方向の移動可能かつ軸回りの相対回転不能に設けら
れた可動回転体６６および６８とから成り、可動回転体
６６および６８が油圧シリンダ７０および７２によって
移動させられることにより■溝幅すなわち伝導ベルト６
０の掛り径（有効径）が変更されて、ＣＶＴ１４の変速
比γ（＝入力軸４６の回転速度Ｎ、１／出力軸５４の回
転速度Ｎ。ｕｔ　）が変更されるようになっている。油
圧シリンダ７０内への作動油の流入、或いはその油圧シ
リンダ７０内からの作動油の流出によりＣＶＴ１４の変
速比Ｔが変化させられるとともに、その作動油の流入速
度或いは流出速度が調節されることにより変速比γの変
化速度が変化させられる。また、油圧シリンダ７２には
、専ら伝導ベルト６０のすべりが生じない範囲で最小の
挟圧力が得られるように、実際のスロットル弁開度およ
び変速比γに応じて調圧された油圧が作用させられる。

上記油圧シリンダ７０に対する作動油の供給或いは油圧
シリンダ７０からの作動油の排出は、後述の変速制御弁
７３によって制御される。なお、オイルポンプ７４は後
述の油圧制御装置の油圧源を構成するものであって、入
力軸４６を縦通ずる図示しない連結軸を介してクランク
軸４２と連結されてエンジンｌＯにより常時回転駆動さ
れる。

副変速機１６は、ＣＶＴ１４の後段に直列に連結されか
つ車両の走行条件にしたがって貰速ギヤ段および低速ギ
ヤ段に自動的に切り換えられる自動変速機であって、Ｃ
ＶＴ１４の出力軸５４と同軸的に設けられたラビニョオ
型複合遊星歯車装置を備えている。この遊星歯車装置は
、一対の第１サンギア７６および第２サンギア７８と、
第１サンギア７６に噛み合う第１遊星ギア８０と、この
第１遊星ギア８０および第２サンギア７８と噛み合う第
２遊星ギア８２と、第１遊星ギア８０と噛み合うリング
ギア８４と、第１遊星ギア８０および第２遊星ギア８２
を回転可能に支持するキャリア８６とを備えている。第
２サンギア７８は前記出力軸５４と一体的に連結された
軸８８と固定され、キャリア８６が固定された副変速機
出力軸８９には出力ギア９０が固定されている。高速段
用クラッチ９２は多板形式のクラッチであって軸８８と
第１サンギア７６との間の保合を制御し、低速段用ブレ
ーキ９４はハンド形式のブレーキであって第１サンギア
７６のハウジングに対する保合を制御し、後進用ブレー
キ９６はリングギア８４のハウジングに対する係合を制
御する。したがって、低速段では低速段用ブレーキ９４
が作動させられて第１サンギア７６が固定されるため、
低速ギア段が成立させられて減速比（１＋ρ１／ρ２）
にて動力が伝達されるが、高速段においては高速段用ク
ラッチ９２の作動により遊星歯車装置全体が一体となっ
て回転し、これにより高速ギア段が成立させられて減速
比１にて動力が伝達される。

また、後進用ブレーキ９６の作動によりリングギア８４
がハウジングに固定されると、後進ギア段が成立させら
れて変速比（１−１／ρ２）の逆回転にて動力が伝達さ
れる。上記ρ１およびρ２は次式（１）および（２）か
ら定義されるギア比である。

ρ１＝Ｚ□／Ｚ、　　　　・・・（１）ρ２＝Ｚｓ！／
Ｚ、　　　・・・（２）但し、Ｚ３１は第１サンギア７
６の歯数、２１２は第２サンギア７８の歯数、Ｚｒはリ
ングギア８４の歯数である。

上記低速段用ブレーキ９４、高速段用クラッチ９２、お
よび後進用ブレーキ９６は、後述のシフト制御弁９８に
よって選択的に作動させられる。

中央蓋動歯車装Ｗ１８は、前記出力ギア９０からの動力
が伝達されるキャリア１００と、このキャリア１００に
より回転可能に支持されたビニオン１０２と、前輪側出
力軸１０４および後輪側出力軸１０６に固定され且つ上
記ピニオン１０２と噛み合う前輪側サイドギア１０８お
よび後輪側サイドギア１１０とを備え、前記出力ギア９
０からキャリア１００へ伝達されたトルクを前輪側出力
軸１０４および後輪側出力軸１０６へ等分に分配する。

したがって、この中央差動歯車装置１８の均等分配作用
により、前輪２６および後輪４０には同様の駆動力が伝
達されるが、各車輪にはその荷重に応じた限界グリップ
力（路面摩擦力）が存在する。

そして、上記中央差動歯車装置１８の前輪側出力軸１０
４および後輪側出力軸１０６間には、それら前輪側出力
軸１０４のトルクの一部を後輪側出力軸１０６へ伝達さ
せて差動作用を制限する油圧クラッチ１１２が配設され
ている。この油圧クラッチ１１２は後述の差動制限クラ
ッチ制御弁１１４によって係合制御される。

車両のシフトレバ−１１６にはその操作位置を検出して
その操作位置を表わす信号ｓｐを出力するシフトレバ−
位置センサ１１８が設けられている。また、エンジン１
０の吸気配管には、スロットル弁１２０の開度を検出し
てスロットル弁開度を表わす信号Ｓθを出力するスロッ
トルセンサ１２２が設けられている。また、ＣＶＴ１４
の入力軸４６および出力軸５４の近傍にはそれらの回転
速度を検出してその回転速度を表わす信号ＳＲＩおよび
ＳＲ２を出力する入力軸回転センサ１２４および出力軸
回転センサ１２６が設けられている。

また、前輪用差動歯車装置２４には前輪２６の回転速度
を検出して前輪回転速度を表わす信号ＳＲ３を出力する
前輪回転センサ１２８が設けられており、プロペラシャ
フト３６近傍には後輪４０の回転速度を検出して後輪回
転速度を表わす信号ＳＲ４を出力する後輪回転センサ１
３０が設けられている。そして、前輪懸架装置１３２に
は前輪２６に加えられる荷重を検出してその荷重を表わ
す信号ＳＷを出力する操舵輪荷重センサ１３４が設けら
れており、ステアリング装置１３６にはそれに加えられ
る操舵力を検出してその操舵力を表わす信号ＳＳを出力
する操舵力センサ１３８が設けられている。上記の各信
号ｓｐ、ｓθ、ＳＲＩ、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４，５ｗ
Ｘ５ｓはそれぞれ制御装置１４０へ供給されるようにな
っている。

第２図に示すように制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２、
ＲＯＭ１４４、ＲＡＭ１４６などを含む所謂マイクロコ
ンピュータであって、ＲＡＭ１４６の記憶機能を利用し
つつ予めＲＯＭ１４４に記憶されたプログラムに従って
入力信号を処理し、前記変速制御弁７３、シフト制御弁
９８、差動制限クラッチ制御弁１１４を駆動するための
駆動信号を出力する。すなわち、制御装置１４０では、
シフト制御、４輪駆動制御、ＣＶＴの変速比制御が選択
的或いは周期的に実行される。シフト制御が実行された
場合には、制御装置１４０は、予め記憶された変速線図
から実際の車速およびスロットル弁開度に基づいて副変
速機１６のギア段のシフト条件が満足されたか否かを判
断するとともに、シフト条件が満足されるとシフト制御
弁９８を作動させることにより副変速機１６を車両の走
行状態に適したギア段に切り換える。また、４輪駆動制
御が実行された場合には、上記制御装置１４０は前輪回
転速度および後輪回転速度の差を求めるとともに、その
回転速度差が極めて小さければ油圧クラッチ１１２を解
放するが、大きくなると油圧クラッチ１１２の伝達トル
クが太き（なるように差動制限クラッチ制御弁１１４を
作動させる。

この油圧クラッチ１１２の保合状態は手動操作にても調
節され得る。そして、変速比制御が実行された場合には
、エンジン１０が最小燃費率曲線上で作動するように予
め求められた関係からスロットル弁開度および車速に基
づいて目標回転速度或いは目標変速比を決定し、入力軸
４６の実際の回転速度或いはＣＶＴ１４の実際の変速比
が目標回転速度或いは目標変速比と一致するようにＣＶ
Ｔ１４の変速比を調節する。したがって、上記制御装置
１４０は、変速比制御装置、シフト制御装置、４輪駆動
制御装置などとして機能する。

以下、４輪駆動車両の変速比制御作動を第３図のフロー
チャートに従って説明する。

第３図は変速比制御の要部を示すものであって、先ずス
テップＳＯが実行されことにより操舵力Ｓおよび操舵輪
荷重が読み込まれるとともに、ステップＳ１が実行され
ることにより操舵力Ｓが操舵輪荷重によりＳ′に補正さ
れる。この補正後の操舵力Ｓ′は路面摩擦係数、の函数
であるから、実質的に路面摩擦力を表わしている。続く
ステップＳ２においては、上記ステップＳ１において補
正された操舵力Ｓ′が予め設定された判断基準値α以下
であるか否かが判断される。この判断基準値αは、たと
えば油圧クラッチ１１２の解放状態で走行する４輪駆動
車両の車輪にスリップが発生する可能性がある値の最大
値が選択される。ステップＳ２において操舵力Ｓ′が判
断基準値αよりも大きいと判断された場合にはステップ
Ｓ４が実行されて、予めＲＯＭ１４４に記憶された複数
種類の関係のうち第４図のパターンＩに示す関係が選択
される。本実施例では上記ＲＯＭ１４４は複数種類の関
係を記憶する記憶手段に相当する。

しかし、ステップＳ２において操舵力Ｓ′が判断基準値
α以下と判断された場合にはステップＳ３が実行されて
、中央差動歯車装置１８の差動作用が油圧クラッチ１１
２により阻止されているか否か、すなわち油圧クラッチ
１１２の係合により前輪側出力軸１０４と後輪側出力軸
１０６とがロックされているか否かが判断される。油圧
クラッチ１１２によりロックされていると判断された場
合には前記ステップＳ４が実行されるが、ロックされて
いないと判断された場合にはステップ３５’が実行され
ることにより、予めＲＯＭ１４４に記憶された第４図の
パターン■に示す関係が選択される。第４図の関係は車
速Ｖおよびスロットル弁開度θと目標回転速度Ｎ　ｉｎ
”との間の関係であって、エンジン１０を最小燃費率曲
線上で作動させるために予め求められたものである。上
記パターンＩおよびパターン■の関係は、スロットル弁
開度θをパラメータとする関係であるからスロットル弁
開度θが零の共通ラインから１００％のラインに至る間
にそれぞれ存在する図示しない複数本のラインを含むも
のであるが、第４図に示されているスロットル弁開度θ
が１００％であるラインを相互に比較すると明らかなよ
うに、パターン■の関係に比較してパターン■の関係は
目標回転速度Ｎ　ｉｎｌが全体的に小さい値となるよう
に決定されている。上記ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５は本
実施例の選択手段に対応するものである。

続くステップＳ６のＣＶＴ変速比制御ルーチンでは、前
記ステップＳ４またはＳ５において選択された関係から
実際の車速Ｖおよびスロットル弁開度θに基づいて目標
回転速度Ｎ　ｉ　ｎ　”が決定され、その目標回転速度
Ｎｉ２と実際の入力軸回転速度Ｎ　ｉ　ｎとが一致する
ようにＣＶＴ１４の変速比Ｔが調節される。上記ステッ
プＳ６は本実施例の変速比制御手段に対応するものであ
る。

上述のように、本実施例によれば、ステップＳ２におい
て４輪駆動車両の走行中に操舵力Ｓ′が予め定められた
値α以下となったときには、ステップＳ５において第４
図のパターン■に示す関係から比較的低い目標回転速度
Ｎｉ−が決定され、ステップＳ６においてその目標回転
速度Ｎ、−と実際のエンジン回転速度Ｎ１ｆｉとを一敗
させるようにＣＶＴ１４の変速比が調節される。上記ス
テップＳ５にて油圧クラッチ１１２の差動制限状態の解
除と関連して選択されたパターン■により求められた目
標回転速度Ｎ　ｉｎ”は、パターンＩにより求められた
目標回転速度Ｎ　ｉｎ”よりも相対的に小さいので、油
圧クラッチ１１２が非保合とされるような走破性が要求
される状態において車輪の駆動力が小さくされる。この
ため、各車輪に伝達される駆動トルクが小さくされるの
で、路面摩擦抵抗が極めて低い路上を走行する場合でも
、車輪の駆動トルクが接地荷重の小さい車輪によって決
定される全車輪の駆動力を超え難くなり、車輪のスリッ
プに起因する車両の走破性や操縦安定性の低下が大幅に
改善されるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述のステップＳ４およびＳ５において選択
される関係は、実際の車速■およびスロットル弁開度θ
に基づいて目標変速比を求める関係であっても差支えな
い。この場合のステップＳ６では、目標変速比と実際の
変速比とを一致させるように変速制御弁７３が駆動され
る。

また、前述の実施例では、エンジン１０に対する要求出
力トルクを示すパラメータとしてスロットル弁開度θが
用いられているが、それに替えてアクセル操作量などの
変量が用いられてもよいのである。

また、第４図に示す関係は、副変速機１６の高速ギア段
および低速ギア段毎に別個にそれぞれ用意されていても
差支えない。

また、前述の実施例では、操舵力Ｓ′が操舵輪荷重およ
び操舵力Ｓから算出され且つ操舵力Ｓ′が予め定められ
た値αと比較されることにより、路面の凍結成いは積雪
による低摩擦係数路が検出されるように構成されている
が、低摩擦係数路を運転者などが手動操作入力するよう
にしてもよい。

また、操舵力Ｓ′の低下の条件を除外し、手動または自
動により油圧クラッチ１１２の非保合状態とされたこと
に関連してパターン■が選択されるようにしてもよいの
である。

また、前述の実施例では操舵力Ｓ′が予め設定された値
α以下となると一種類の関係（パターン■）が選択され
るようになっているが、操舵力Ｓ′の大きさを予め設定
された複数段階の何れに属するかを判断し、その段階に
応じて複数種類の関係を順次選択するようにしてもよい
。

また、前述の実施例の中央差動歯車装置１８はエンジン
１０からのトルクを前輪側出力軸１０４および後輪側出
力軸１０６へ等分に分配する形式のものであったが、所
定の比率で分配する形式のものでも差支えない。

また、前述の実施例では路面摩擦係数□の函数である操
舵力Ｓ′にしたがって低摩擦係数路が検出されるように
なっていたが、路面摩擦係数□の函数である他の物理量
あるいは路面摩擦係数、そのものが用いられても良い。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であって４輪駆動車両の動力
伝達装置を示す骨子図である。第２図は第１図の４輪駆
動車両に設けられる制御装置の構成を示す図である。第
３図は第１図および第２図に示す装置の作動を説明する
フローチャートである。第４図は第３図のフローチャー
トに用いられる関係を示す図である。 １０：エンジン １４：ベルト式無段変速機 １８：中央差動歯車装置 １１２：油圧クラッチ（差動制限クラッチ）１４０：制
御装置（選択手段） （変速比制御手段） １４４：ＲＯＭ（記憶手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの出力トルクを車両の前輪および後輪へ
   分配して伝達する中央差動歯車装置と、該中央差動歯車
   装置の出力軸間に設けられ、該出力軸間を連結させるこ
   とにより前記中央差動歯車装置の差動作用を抑制するた
   めの差動制限クラッチと、前記エンジンと中央差動歯車
   装置との間に設けられた無段変速機とを備えた形式の４
   輪駆動型車両において、前記無段変速機の変速比を制御
   するための制御装置であって、 予め求められた複数種類の関係を記憶する記憶手段と、 前記差動制限クラッチの差動制限状態に関連して前記複
   数種類の関係の一つを選択する選択手段と、 該選択手段により選択された関係から少なくともアクセ
   ル操作量および車速に基づいて目標変速比または目標エ
   ンジン回転速度を決定し、該目標変速比または目標エン
   ジン回転速度と前記無段変速機の実際の変速比または実
   際のエンジン回転速度とを一致させるように該無段変速
   機の変速比を調節する変速比制御手段と、 を含むことを特徴とする４輪駆動型車両用無段変速機の
   制御装置。
2. （２）前記選択手段は、前記車両が路面摩擦抵抗が極め
   て小さい道路を走行することを条件として、前記差動制
   限クラッチの差動制限状態に関連して前記複数種類の関
   係の一つを選択するものである特許請求の範囲第１項に
   記載の４輪駆動型車両用無段変速機の制御装置。