JP2003094971A - 油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複雑なセンサが不要で、走行状況に応じて２Ｗ
Ｄから４ＷＤまで自動で切り換え可能な油圧駆動車両の
前後輪駆動力配分制御装置を提供する。 【解決手段】走行モータ７の回転はトランスミッション
８、プロペラシャフト９およびアクスル１０ｆを介して
タイヤ１１ｆに伝達される。リヤ側に設けられた電磁ク
ラッチ３０は、入力された電圧に応じてクラッチ伝達ト
ルクを変動させ、前後輪１１ｆ、１１ｒに駆動力を配分
する。走行モータ７の入口圧Ｐｉｎおよび出口圧Ｐｏｕ
ｔを検出し、それらの差圧をモータ有効圧Ｐｍとして走
行モータ７の駆動トルク推定に用いる。モータ有効圧Ｐ
ｍがしきい値Ｐ１を超えるとクラッチ伝達トルクを発生
させ、駆動トルクの大きい状況では４輪駆動走行を行う
よう前後輪駆動力配分の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホイールショベル
などの油圧駆動車両において、前後輪の駆動トルク配分
を制御する油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】前後輪の駆動トルク配分を制御する装置
としては、例えば特開２０００−３４３９７４号公報に
開示されているものがある。この駆動力配分制御装置
は、前後左右輪回転センサ、アクセル開度センサおよび
エンジン回転センサを用いた４輪駆動車の駆動力配分制
御装置であり、これらのセンサによって検出される検出
値に基づいて目標とする伝達トルクを設定している。ま
た、アクセル開度センサで検出されるアクセル開度から
駆動トルクが低トルクであるかどうかを推定し、低トル
クの場合には、４輪駆動車の大きな問題点であるタイト
コーナーブレーキング現象（旋回時、前後輪の平均旋回
半径差を原因として直結駆動系に制動トルクが生じる現
象）が発生しやすい極低車速域において２輪駆動側のト
ルク配分比となるように制御するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような駆動力配分制御装置においては、各種センサか
らの検出値に基づいて前輪と後輪に伝達されるトルク配
分比を制御するため、複雑なセンサが必要となるという
問題がある。

【０００４】本発明は、複雑なセンサが不要で、走行状
況に応じて２ＷＤから４ＷＤまで自動で切換可能な油圧
駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
２，図３に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１に記載された発明は、油圧駆動車両を走
行させる油圧モータ７と、油圧モータ７を駆動する油圧
ポンプ２と、油圧モータ７のモータ有効圧力を検出する
圧力検出器３２，３３と、油圧モータ７が発生する駆動
力を油圧駆動車両の前輪１１ｆ、後輪１１ｒへ伝達する
動力伝達装置３０と、動力伝達装置３０により油圧駆動
車両の前輪１１ｆ、後輪１１ｒへ伝達される駆動力を圧
力検出器３２，３３によって検出されるモータ有効圧力
に応じて制御する制御回路３１とを備えることにより上
記目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、制御回路３１
は、モータ有効圧力が高くなるほど、前輪１１ｆおよび
後輪１１ｒに伝達される駆動力の差を小さくするように
動力伝達装置３０を制御することを特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項２に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、制御回路３１
は、モータ有効圧力がしきい値を越えると、モータ有効
圧力が高くなるほど前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達
される駆動力の差を小さくするように動力伝達装置３０
を制御することを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、請求項１に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、ステアリング
操舵角を検出する操舵角検出器３５をさらに有し、制御
回路３１Ａは、モータ有効圧力と操舵角検出器３５で検
出されたステアリング操舵角とに基づいて、動力伝達装
置３０により油圧駆動車両の前輪１１ｆ、後輪１１ｒへ
伝達される駆動力を制御することを特徴とする。 （５）請求項５の発明は、請求項４に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、制御回路３１
Ａは、モータ有効圧力が高くなるほど、前輪１１ｆおよ
び後輪１１ｒに伝達される駆動力の差が小さくなるよう
に動力伝達装置３０を制御し、ステアリング操舵角が小
さくなるほど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達され
る駆動力の差が小さくなるように動力伝達装置３０を制
御することを特徴とする。 （６）請求項６の発明は、請求項５に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、制御回路３１
Ａは、モータ有効圧力がしきい値を越えると、モータ有
効圧力が高くなるほど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに
伝達される駆動力の差が小さくなるように動力伝達装置
３０を制御し、ステアリング操舵角が最大値からしきい
値に達するまで、ステアリング操舵角が小さくなるほ
ど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達される駆動力の
差が小さくなるように動力伝達装置３０を制御すること
を特徴とする。 （７）請求項７に記載された発明は、油圧駆動車両を駆
動させる油圧モータ７と、 油圧モータ７を駆動させる
油圧ポンプ２と、油圧モータ７のモータ有効圧力を検出
する圧力検出器３２，３３と、ステアリング操舵角を検
出する操舵角検出器３５と、油圧モータ７と油圧駆動車
両の後輪１１ｒまたは前輪１１ｆとの間に設けられ、油
圧モータ７が発生する駆動力を油圧駆動車両の前輪１１
ｆ、後輪１１ｒへ伝達する動力伝達装置３０と、圧力検
出器３２，３３で検出されるモータ有効圧力が高くなる
ほど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達される駆動力
の差が小さくなるように動力伝達装置３０を制御し、操
舵角検出器３５で検出されるステアリング操舵角が小さ
くなるほど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達される
駆動力の差が小さくなるように動力伝達装置３０を制御
する制御回路３１Ａとを備えることにより上述した目的
を達成する。 （８）請求項８の発明は、請求項７に記載の油圧駆動車
両の前後輪駆動力配分制御装置において、制御回路３１
Ａは、モータ有効圧力がしきい値を越えると、モータ有
効圧力が高くなるほど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに
伝達される駆動力の差が小さくなるように動力伝達装置
３０を制御し、ステアリング操舵角が最大値からしきい
値に達するまで、ステアリング操舵角が小さくなるほ
ど、前輪１１ｆおよび後輪１１ｒに伝達される駆動力の
差が小さくなるように動力伝達装置３０を制御すること
を特徴とする。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】《第１の実施の形態》本発明によ
る油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置の一実施の
形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明
による前後輪駆動力配分制御装置を搭載したホイールシ
ョベルの側面図（一部断面図）である。

【０００８】図１に示すように、ホイールショベルは、
走行体１０１と、旋回装置１０２を介して走行体１０１
の上部に旋回可能に連結された旋回体１０３とを有す
る。旋回体１０３にはブーム１０４Ａ、アーム１０４
Ｂ、バケット１０４Ｃからなる作業用フロントアタッチ
メント１０４と運転室１０５とが設けられている。走行
体１０１には、シャシフレーム１０７と、走行用の油圧
モータ７、トランスミッション８、プロペラシャフト９
およびタイヤ１１ｆ、１１ｒが設けられ、プロペラシャ
フト９からの駆動力はアクスル１０ｆ、１０ｒを介して
タイヤ１１ｆ、１１ｒに伝達される。

【０００９】図２は、本発明が適用されるホイール式油
圧ショベルの走行用油圧回路図であり、図３は、本発明
による油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置の駆動
システムの概略図である。図２に示すように、エンジン
（原動機）１により駆動されるメインポンプ２からの吐
出油は、コントロールバルブ３によりその方向および流
量がそれぞれ制御される。方向と流量を制御された圧油
はセンタージョイント５を通過し、カウンタバランスバ
ルブ６を経て走行モータ７に供給される。走行モータ７
の回転はトランスミッション８によって変速され、プロ
ペラシャフト９、フロントアクスル１０ｆを介してタイ
ヤ１１ｆに伝達される。これにより前輪駆動式のホイー
ル式油圧ショベルが走行する。本発明の一実施の形態に
よるホイール式油圧ショベルの駆動システムは、リヤ側
に電磁クラッチを設けて駆動力を後輪にも配分している
が、それについては後述する。

【００１０】トランスミッション８はサンギア、プラネ
タリギア、リングギアからなる遊星減速機構と、そのサ
ンギア側およびリングギア側にそれぞれ設けられたクラ
ッチＣＲ１、ＣＲ２とを有する周知のものである。クラ
ッチＣＲ１、ＣＲ２はそれぞれバネの付勢力によって係
合状態とされ、バネ力に抗して作用する油圧源１２から
の油圧力によって解放状態とされる。クラッチＣＲ１，
ＣＲ２に作用する油圧力は、トランスミッションコント
ロールバルブ３０の駆動によって制御される。

【００１１】トランスミッションコントロールバルブ３
０の駆動により管路１３を介してクラッチＣＲ１に所定
の油圧力が作用すると、クラッチＣＲ１が解放、クラッ
チＣＲ２が係合状態とされる。このとき所定の変速比Ｒ
１となり、低速高トルクの１速走行（Ｌｏｗレンジ）が
可能となる。また、管路１４を介してクラッチＣＲ２に
所定の油圧力が作用すると、クラッチＣＲ２が解放、ク
ラッチＣＲ１が係合状態とされ、所定の変速比Ｒ２（＜
Ｒ１）となり、高速低トルクの２速走行（Ｈｉレンジ）
が可能となる。一方、クラッチＣＲ１，ＣＲ２のいずれ
にも油圧力が作用しない場合には、クラッチＣＲ１，Ｃ
Ｒ２はバネ力によってともに係合状態とされ、トランス
ミッション８がロックされてプロペラシャフト９の回転
が阻止される。なお、管路１５はリターン管路である。

【００１２】走行用パイロット回路は、メインポンプ２
と同様にエンジン１によって駆動されて圧油を生成する
パイロット油圧源１６と、アクセルペダル１７の踏み込
みに応じてパイロット２次圧力を発生する走行パイロッ
トバルブ１８と、このパイロットバルブ１８に後続しパ
イロットバルブ１８への戻り油を遅延するスローリター
ンバルブ１９と、このスローリターンバルブ１９に接続
し車両の前進、後進、中立を選択する前後進切換バルブ
２０とを有する。前後進切換バルブ２０は操作レバー２
１の操作によって切り換えられる。パイロット油圧源１
６からのパイロット圧はコントロールバルブ３のパイロ
ットポートに作用し、コントロールバルブ３を駆動す
る。このときのバルブストローク量をアクセルペダル１
７で調整することで車両の走行速度を調整することがで
きる。

【００１３】図３に本発明の実施の形態による駆動シス
テムの概略図を示す。図３の概略図に示すように、本実
施の形態による駆動システムは、リヤ側に電磁クラッチ
３０を設けた前輪駆動（ＦＷＤ）ベースの４輪駆動（４
ＷＤ）システムで、前後輪へのトルク配分比を変更す
る、いわゆるトルクスプリット方式の４ＷＤ駆動システ
ムである。

【００１４】従来、ホイールショベルなどの油圧駆動車
両では、作業モード時は常時４輪駆動とし、走行モード
時には常時２輪駆動とする駆動方式や、２輪駆動と４輪
駆動とを停車中に手動切換するものがある。しかしなが
ら、走行モード時に常時２輪駆動とすると、積雪路など
の低摩擦路においてスリップを防ぐために４輪駆動に切
り換えたくても切り換えることができない、また、２輪
駆動と４輪駆動を手動で切り換えるものは停車中に手動
で切換を行うので、操作が煩わしいといった不都合が生
じる。そこで、本実施の形態では、走行状況に応じて２
輪駆動から４輪駆動まで自動で切り換えることが可能な
油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置を提供するた
め、前輪駆動ベースの４輪駆動システムを用いる。

【００１５】走行モータによる駆動トルクは、最終的に
はタイヤと路面の間で生じる摩擦力として伝達される。
走行モータから各タイヤに伝達される１輪あたりの駆動
力は、２輪駆動の場合、４輪駆動の約２倍となる。これ
は、４輪駆動の場合、走行モータからタイヤに伝達され
る駆動力は前輪と後輪とに伝達されるが、２輪駆動の場
合は前輪または後輪にのみ伝達されるためである。ま
た、タイヤによる駆動摩擦力は、タイヤの垂直荷重とす
べり摩擦係数の積で表される。そのため、すべり摩擦係
数の小さい氷雪路やぬれた鋼板上ではタイヤの駆動摩擦
力が小さくなり、走行モータによる駆動力がタイヤによ
る駆動摩擦力を超えて駆動輪がスリップしてしまう。そ
こで、低摩擦路における走行を考慮して、駆動トルクの
大きい発進時などは４輪駆動での走行を行うようにす
る。

【００１６】ここで、４輪駆動車の問題点であるタイト
コーナーブレーキング現象について説明する。タイトコ
ーナーブレーキング現象とは、小さいコーナーを曲がる
ときに前輪と後輪の回転半径が異なるためにブレーキが
かかったように走りにくくなる現象である。低速旋回時
に前輪の旋回半径は後輪の旋回半径よりも大きくなるた
め、スムーズに旋回するには前輪が後輪より速く回転し
なければならない。しかし直結４ＷＤの場合、常に前後
輪の回転差は０であるため前後輪の回転が干渉し、ブレ
ーキがかかったような状態となる。タイトコーナーブレ
ーキング現象は乾燥アスファルト路面などの高摩擦路に
おいて、さらに、前輪操舵角が大きくなるほど顕著に現
れる。そのため高摩擦路の狭い路地で右左折する場合な
ど、Ｈｉレンジでは駆動力が足らずにストップしてしま
うことがある。一方、高速旋回時には遠心力によりタイ
ヤの進行方向とタイヤ接地面での速度方向の間にすべり
角度が生じて前輪と後輪の旋回半径の差が小さくなるの
で、タイトコーナーブレーキング現象による影響は小さ
くなる。

【００１７】そこで、本発明による前後輪駆動力配分制
御装置においては、２輪駆動から直結４輪駆動までの前
後輪へのトルク配分を制御し、大きな駆動トルクを必要
としない定常走行時やタイトコーナーブレーキング現象
が発生しやすいフルステア時には前輪駆動（ＦＷＤ）と
して前後輪の回転の干渉を防ぐようにする。そして、大
きな駆動トルクを必要とする状況でのみ駆動摩擦力を得
るために４輪駆動（４ＷＤ）とする。直結４ＷＤの場
合、駆動トルクは常に前後輪へ配分され、このときの前
後輪のトルク配分比率は前後輪荷重配分比率とほぼ等し
くなる。

【００１８】前輪１１ｆには走行モータ７からのモータ
駆動力が直接伝達され、後輪１１ｒには電磁クラッチ３
０を介してモータ駆動力が伝達される。そのため、電磁
クラッチ３０に供給される電圧を制御することでクラッ
チの伝達トルクを変化させ、前輪１１ｆと後輪１１ｒの
トルク配分を制御する。

【００１９】上述したように、走行状況によってそれぞ
れ最適な駆動方式がある。以下に、走行状況による最適
な駆動方式およびクラッチの締結状態を示し、駆動トル
ク配分設定およびクラッチ制御のための目安とする。 （１）直進加速時：（４ＷＤ）クラッチ直結 （２）旋回加速時：（４ＷＤ）クラッチ直結 （３）直進制動時：（２ＷＤ）クラッチ開放 （４）旋回制動時：（２ＷＤ）クラッチ開放

【００２０】ここで、（１）直進加速時は、タイヤの駆
動摩擦力を確保するためクラッチを直結して直結４ＷＤ
とする。（２）旋回加速時は、路面のすべり摩擦係数に
よらず最適な駆動力配分を行うため、クラッチを直結し
て直結４ＷＤとする。前輪の駆動力配分を大きくする
と、速度上昇につれて旋回半径が大きくなるアンダース
テア、後輪の駆動力配分を大きくすると速度上昇につれ
て旋回半径が小さくなるオーバーステアとなる傾向があ
る。前後輪に同一の駆動力を配分した場合でも、加速時
には荷重が通常より後ろにかかるため、路面のすべり摩
擦係数によってアンダーステアまたはオーバーステアの
傾向を示す。直結４ＷＤは前後輪の荷重配分によって駆
動力配分が変化するため、荷重が通常より後ろにかかる
加速時には後輪への駆動力配分が大きくなり、路面のす
べり摩擦係数によらず前後輪への最適な駆動力配分を行
うことができる。

【００２１】（３）直進制動時は、４輪同時のロックを
防ぐためにクラッチを開放して前後輪の直結を外す。
（４）旋回制動時は、クラッチを開放して前後輪の直結
を外す。直結４ＷＤでは前後左右輪への制動力配分は常
に動荷重配分と等しく、旋回制動時には荷重が通常より
前にかかってオーバーステアとなる傾向があるため、走
行安定性を考慮して前後輪の直結を外す。

【００２２】上記（１）〜（４）以外の走行状況とし
て、直進時、旋回時ともに定速走行などを行っていて駆
動力の小さい場合には、前後輪のわずかな回転の干渉を
防ぐためにクラッチを開放させる。また、前輪操舵角を
大きくして大旋回を行う場合には上述したタイトコーナ
ーブレーキング現象の発生を防ぐためにクラッチを開放
させる。大旋回時の制御については第２の実施の形態で
説明する。

【００２３】以上述べた、走行状況による最適なクラッ
チ締結状態を目安としてクラッチの伝達トルクを設定す
る。加速時などの駆動トルクが大きいときほどタイヤの
駆動摩擦力を超えてスリップしないように直結４ＷＤに
近づけるため、クラッチの伝達トルクを大きくする。ま
た、定速走行時などの駆動トルクの小さいときは前後輪
の回転の干渉を防ぐためにクラッチの伝達トルクを小さ
くして２ＷＤに近づけ、制動時は急制動を行ったときに
全輪が同時にロックすることを防ぐためにクラッチを開
放する。

【００２４】第１の実施の形態においては、加減速など
による走行モータの駆動トルクの変化に注目して前後輪
の駆動トルク配分を制御する。そこで、クラッチの伝達
トルクを走行モータの駆動トルクに応じて変化させる。
以下に走行モータの駆動トルク推定について説明する。

【００２５】走行モータ７の駆動トルクを推定するため
に、本実施の形態においては走行モータ７の圧力を用い
る。ホイールショベルの駆動トルクの推定は、走行ペダ
ル１７によるパイロット圧を用いることもできる。しか
し、走行ペダル１７の操作は走行モータ７への流量を制
御するものであり、例えばフルペダルであっても常に駆
動トルクが高いとは限らないので、ここでは走行モータ
７の圧力を駆動トルク推定のために用いることとする。

【００２６】図２に示すように、回路上に圧力センサ３
２、３３を取り付け、走行モータ７の入口圧Ｐｉｎおよ
び出口圧Ｐｏｕｔを検出する。入口圧Ｐｉｎと出口圧Ｐ
ｏｕｔの差圧をモータ有効圧Ｐｍとして設定する。ここ
で、走行モータ７の出口圧Ｐｏｕｔが入口圧Ｐｉｎより
も大きい場合（Ｐｏｕｔ＞Ｐｉｎ）は、制動中であるこ
とからクラッチを開放させるためにモータ有効圧Ｐｍを
０とみなして制御を行う。図４にクラッチ制御システム
の構成を示す。

【００２７】走行モータ７の入口圧Ｐｉｎを検出する圧
力センサ３２と、走行モータ７の出口圧Ｐｏｕｔを検出
する圧力センサ３３からの信号は、制御回路３１に入力
される。制御回路３１では、入力されたモータ入口圧Ｐ
ｉｎと出口圧Ｐｏｕｔとからモータ有効圧Ｐｍを算出
し、モータ有効圧Ｐｍに応じて電磁クラッチ３０に供給
する電圧を算出する。電磁クラッチ３０は、導体間の磁
気的な結合によるクラッチで、制御回路３１から供給さ
れる電圧に応じてクラッチの摩擦面が伝達する動摩擦ト
ルクが変動して、前後輪のトルク配分率を前輪１００％
としたＦＷＤ（前輪駆動）状態から直結４ＷＤまで変化
させることができる。つまり、電圧が上昇するとクラッ
チ伝達トルクも上昇して４ＷＤに近づき、一方、電圧が
減少するとクラッチ伝達トルクも減少して２ＷＤに近づ
いて、駆動トルク配分の制御を行うことができる。

【００２８】図５にモータ有効圧力Ｐｍとクラッチ伝達
トルクＴｍの関係を示す。図５の縦軸はクラッチ伝達ト
ルクＴｍであり、クラッチ伝達トルクＴｍが大きくなる
ほど４ＷＤに近づくことを示している。横軸はモータ有
効圧Ｐｍを示し、しきい値Ｐ１を超えるとクラッチ伝達
トルクＴｍを発生させるようにする。これは、駆動力が
小さい状況においては２ＷＤでも十分走行可能であり、
燃費を向上させるためには２ＷＤの方が有効であるた
め、モータ有効圧Ｐｍが低い状況では２ＷＤ走行を行う
よう設定する。

【００２９】制御回路３１は、図５に示したモータ有効
圧力Ｐｍとクラッチ伝達トルクＴｍの関係を満たすよう
に、電磁トルク３０へ供給する電圧Ｖを算出する。電磁
トルク３０は入力された電圧Ｖに応じて動摩擦トルクを
変化させ、これにより、前後輪駆動トルク制御を行う。

【００３０】上述したしきい値Ｐ１は、図６に示す走行
モータ７を駆動させるポンプ２の圧力Ｐと吐出流量Ｑと
の関係から設定する。ここで、ポンプ２の回転数は一定
とする。図６のＰ−Ｑ線図からわかるように、ポンプ圧
力ＰがＰ１を超えてさらに上昇すると、一定流量に制限
されていたポンプ流量Ｑは徐々に低下してくる（Ｐ×Ｑ
＝一定）。そこで圧力Ｐ１より高い圧力域を走行モータ
７の高トルク領域とみなし、圧力Ｐ１を図５に示すモー
タ有効圧力Ｐｍのしきい値とする。このようにモータ有
効圧力Ｐｍがしきい値Ｐ１を超えてからクラッチ伝達ト
ルクＴｍを発生させることにより、駆動トルクが強くか
からない状況では極力２ＷＤ走行を行うようにし、モー
タ有効圧Ｐｍが上昇し、駆動トルクが高くなった状況で
はじめて４ＷＤ走行を行うことができる。

【００３１】以上述べたように、モータ有効圧に応じて
クラッチ伝達トルクを設定することにより、駆動トルク
が小さい状況では２ＷＤ走行を、駆動トルクが大きい状
況では４ＷＤ走行を行うように制御することができる。
また、走行モータの入口圧と出口圧を検出してモータ有
効圧を算出したので、駆動トルク推定のためには圧力セ
ンサがあればよく、その他の複雑で高価なセンサ類は必
要ない。

【００３２】車輪回転センサやアクセル開度センサなど
から駆動トルクを推定する場合、車輪が実際にスリップ
したことを検出して駆動トルクを推定する。そのため、
実際にスリップが起こってから伝達トルクを変化させて
４ＷＤに切り換える。一方、本発明による前後輪駆動力
配分制御装置は、モータ有効圧から駆動トルクを推定す
るので、早い時点で４ＷＤへの切換を行うことができ
る。例えば、低摩擦路での車両発進時には車輪がスリッ
プしやすいが、モータ有効圧をみることによって発進時
に駆動装置が出力しようとする駆動力を推定することが
できる。そのため、車輪がスリップする前に４ＷＤに切
り換えて走行に十分な駆動トルクを得ることができる。

【００３３】また、２ＷＤから４ＷＤへの切換を走行状
況に応じて自動で行うようにしたので、停車中に手動で
切り換えるといった煩わしい操作が必要ない。

【００３４】《第２の実施の形態》第２の実施の形態に
おける油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置は、ス
テアリング操舵に着目し、タイトコーナーブレーキング
現象が顕著に現れる大舵角時の駆動力配分制御を行うも
のである。駆動システムの基本構造は図３に示した第１
の実施の形態によるものと同様である。本発明による油
圧駆動車両の前後輪駆動力配分装置の第２の実施の形態
では、モータ有効圧力から走行モータの駆動トルクを推
定し、さらにステアリング操舵角を検出し、駆動トルク
および操舵角に応じたクラッチ伝達トルクを算出して前
後輪駆動力配分の制御を行う。

【００３５】上述したように、タイトコーナーブレーキ
ング現象は前輪と後輪の旋回半径の差によって生じる。
ステアリング操舵角が大きいほど前後輪の旋回半径の差
も大きくなる。一方、車両速度が高くなるとタイヤ接地
面で速度方向にすべり角が生じて旋回中心が変わること
から、旋回半径の差は小さくなる。つまり、タイトコー
ナーブレーキング現象は低速大舵角時の場合に運転に大
きな影響を及ぼす。また、高速運転時に大舵角を与える
ことは緊急回避等の非常にまれなケースであり、大舵角
で旋回中は低速走行を行うものと判断して、高速フルス
テアの走行状況を除外する。そこで、車速によらず、ス
テアリング操舵角が大きいときにクラッチを開放するよ
う制御を行う。これにより、車速センサを取り付けるこ
となくステアリング操舵角に関するクラッチ制御を行う
ことができる。

【００３６】図７に第２の実施の形態におけるクラッチ
制御システムの構成を示す。圧力センサ３２，３３から
の信号だけでなく、操舵角センサ３５からの信号も制御
回路３１Ａに入力される。制御回路３１Ａでは、それぞ
れのセンサから入力された信号に基づいて、電磁クラッ
チ３０に供給する電圧を算出する。電圧の算出方法につ
いては後述する。

【００３７】第２の実施の形態においてはステアリング
操舵角センサとして、ステアリング操舵を前輪に伝達す
るステアリングシリンダ（不図示）のストロークを計測
する直接変位センサを用いる。このセンサは操舵角が大
きくなるほど出力電圧が大きくなり、フルステアで最大
電圧を出力する。制御回路３１Ａでは直接変位センサの
出力電圧からステアリング操舵角θを算出する。なお、
ステアリング操舵角θの検出には、ステアリングの回転
角を直接検出するセンサを用いてもよい。

【００３８】図８にステアリング操舵角θとクラッチ伝
達トルクＴｓとの関係を示す。縦軸はクラッチ伝達トル
クＴｓを示し、横軸はステアリング操舵角θを示す。ス
テアリング操舵角θは左操舵、右操舵によらずステアリ
ングの中立位置を０とした操舵角を示している。

【００３９】ここで、フルステアθｆの約半分の操舵角
θｍをしきい値として、ステアリング操舵角θｍ以上を
大舵角領域とする。中立位置０から操舵角θｍまでは舵
角が小さくタイトコーナーブレーキ現象の影響がほとん
どないと判断して、クラッチ伝達トルクＴｓは最大のま
まで直結４ＷＤ走行を行う。ステアリング操舵角θｍを
越えて大舵角領域にはいると、タイトコーナーブレーキ
ング現象を防ぐためにクラッチ伝達トルクＴｓを徐々に
低下させて２ＷＤ走行に近づける。図８に示すようにス
テアリング操舵角θがフルステアθｆに達するとクラッ
チ伝達トルクＴｓは０となり２ＷＤ走行を行う。

【００４０】制御回路３１Ａでは、第１の実施の形態で
用いた図５に示したモータ有効圧力Ｐｍとクラッチ伝達
トルクＴｍとの関係と、図８に示したステアリング操舵
角θとクラッチ伝達圧力Ｔｓとの関係から電磁トルク３
０に供給する電圧を算出する。

【００４１】モータ有効圧力Ｐｍに関しては、圧力Ｐ１
を超えてから、圧力上昇に応じてクラッチ電圧Ｖｍを上
げる。また、ステアリング操舵角θに関しては、操舵角
θｍ以上の大舵角領域に入ってから操舵角増加に応じて
クラッチ電圧Ｖｓを下げる。これらの関係を図９
（ａ）、（ｂ）に示す。圧力Ｐ１および操舵角θｍは図
５，図８に示した圧力Ｐ１、操舵角θｍと同一の値であ
る。最終的に電磁クラッチ３０に供給する電圧Ｖは、

【数１】 Ｖ＝Ｖ１×Ｖｍ×Ｖｓ （式１） ０＜Ｖｍ＜１ ０＜Ｖｓ＜１ ここで、Ｖ１はクラッチ伝達トルクを最大にして直結４
ＷＤとするために必要な電圧である。

【００４２】（式１）で算出された電圧Ｖが電磁クラッ
チ３０に供給され、電磁クラッチ３０は入力された電圧
Ｖに応じて動摩擦トルクを変化させることにより前後輪
のトルク配分比を制御する。

【００４３】以上述べたように、第２の実施の形態にお
いてはクラッチ伝達トルクの制御のために走行モータ有
効圧に加えて、ステアリング操舵角をパラメータとして
大舵角時に４ＷＤから２ＷＤに自動で切り換えるように
した。その結果、上述した効果に加えて、低速大旋回時
に車両がストップしてしまうといったタイトコーナーブ
レーキング現象の影響を低減することができる。また、
クラッチ伝達トルクの制御をモータ有効圧力、つまり駆
動トルクとステアリング操舵角とに基づいて行うように
したので、車両の走行状況に応じたより細かな駆動トル
ク配分の制御を行うことができる。

【００４４】なお、本発明の実施の形態においては、前
輪駆動ベースの４輪駆動システムについて説明したが、
後輪駆動ベースとしてもよい。この場合は電磁クラッチ
はフロント側に取り付けられる。ただ、電磁クラッチの
取り付け位置や走行安定性などの兼ね合いから、前輪駆
動ベースを用いる方が好ましい。さらに、駆動トルクを
伝達するクラッチは、モータ有効圧力に応じてクラッチ
伝達トルクを変化させるものであれば、２ＷＤと４ＷＤ
を一気に切り換えるようなオンオフのクラッチでもよ
い。また、油圧クラッチを用いることもできる。

【００４５】なお、上記実施の形態では、モータ有効圧
力がしきい値を越えてからクラッチ伝達トルクを変化さ
せるようにしたが、図５の破線に示すように、モータ有
効圧力が高くなるにつれて徐々にクラッチ伝達トルクを
上げるようにしてもよい。同様に、図８の破線に示すよ
うに、操舵角が小さくなるほど徐々にクラッチ伝達トル
クを上げるようにすることもできる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による油圧
駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置では、モータ有効
圧力により推定した走行モータの駆動トルクに応じた駆
動トルク配分制御を行うので、複雑なセンサなしで駆動
トルクを推定することができる。さらに、ステアリング
操舵角を検出して大舵角時には４ＷＤから２ＷＤに切り
換えるようにしたので、タイトコーナーブレーキング現
象による影響を低減することができる。モータ有効圧と
ステアリング操舵角とに応じて前後輪の駆動トルク配分
を制御するので、走行状況を詳しく把握し、それに応じ
た制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による油圧駆動車両の
前後輪駆動力配分制御装置を搭載したホイールショベル
の側面図。

【図２】 図１のホイール式油圧ショベルの走行用油圧
回路図。

【図３】 本発明の一実施の形態による油圧駆動車両の
前後輪駆動力配分制御装置の駆動システムの概略図。

【図４】 本発明の第１の実施の形態におけるクラッチ
制御システムの構成を示す図。

【図５】 モータ有効圧力Ｐｍとクラッチ伝達トルクＴ
ｍとの関係を示す図。

【図６】 ポンプ圧力Ｐとポンプ流量Ｑとの関係を示す
図。

【図７】 本発明の第２の実施の形態におけるクラッチ
制御システムの構成を示す図。

【図８】 ステアリング操舵角θとクラッチ伝達トルク
Ｔｓとの関係を示す図。

【図９】 （ａ）モータ有効圧力Ｐｍに対するクラッチ
制御、（ｂ）ステアリング操舵角θに対するクラッチ制
御をそれぞれ示す図。

【符号の説明】

１：エンジン ２：メインポンプ ３：コントロールバルブ ７：走行モータ ８：トランスミッション ９：プロペラシャフト １０ｆ、１０ｒ：アクスル １１ｆ、１１ｒ：タイヤ ３０：電磁クラッチ ３１，３１Ａ：制御回路 ３２，３３：圧力センサ ３５：操舵角センサ １０１：走行体 １０２：旋回体 １０４：フロントアタッチメント １０５：運転室

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧駆動車両を走行させる油圧モータと、 前記油圧モータを駆動する油圧ポンプと、 前記油圧モータのモータ有効圧力を検出する圧力検出器
   と、 前記油圧モータが発生する駆動力を前記油圧駆動車両の
   前輪、後輪へ伝達する動力伝達装置と、 前記動力伝達装置により前記油圧駆動車両の前輪、後輪
   へ伝達される前記駆動力を前記圧力検出器によって検出
   されるモータ有効圧力に応じて制御する制御回路とを備
   えることを特徴とする油圧駆動車両の前後輪駆動力配分
   制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力が高くなるほど、
   前輪および後輪に伝達される駆動力の差を小さくするよ
   うに前記動力伝達装置を制御することを特徴とする油圧
   駆動車両の前後輪駆動力配分制御装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力がしきい値を越え
   ると、前記モータ有効圧力が高くなるほど前輪および後
   輪に伝達される駆動力の差を小さくするように前記動力
   伝達装置を制御することを特徴とする油圧駆動車両の前
   後輪駆動力配分制御装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 ステアリング操舵角を検出する操舵角検出器をさらに有
   し、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力と前記操舵角検出
   器で検出されたステアリング操舵角とに基づいて、前記
   動力伝達装置により前記油圧駆動車両の前輪、後輪へ伝
   達される前記駆動力を制御することを特徴とする油圧駆
   動車両の前後輪駆動力配分制御装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力が高くなるほど、
   前輪および後輪に伝達される駆動力の差が小さくなるよ
   うに前記動力伝達装置を制御し、前記ステアリング操舵
   角が小さくなるほど、前輪および後輪に伝達される駆動
   力の差が小さくなるように前記動力伝達装置を制御する
   ことを特徴とする油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御
   装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力がしきい値を越え
   ると、前記モータ有効圧力が高くなるほど、前輪および
   後輪に伝達される駆動力の差が小さくなるように前記動
   力伝達装置を制御し、前記ステアリング操舵角が最大値
   からしきい値に達するまで、前記ステアリング操舵角が
   小さくなるほど、前輪および後輪に伝達される駆動力の
   差が小さくなるように前記動力伝達装置を制御すること
   を特徴とする油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装
   置。
7. 【請求項７】油圧駆動車両を駆動させる油圧モータと、 前記油圧モータを駆動させる油圧ポンプと、 前記油圧モータのモータ有効圧力を検出する圧力検出器
   と、 ステアリング操舵角を検出する操舵角検出器と、 前記油圧モータと前記油圧駆動車両の後輪または前輪と
   の間に設けられ、前記油圧モータが発生する駆動力を前
   記油圧駆動車両の前輪、後輪へ伝達する動力伝達装置
   と、 前記圧力検出器で検出されるモータ有効圧力が高くなる
   ほど、前輪および後輪に伝達される駆動力の差が小さく
   なるように前記動力伝達装置を制御し、前記操舵角検出
   器で検出される前記ステアリング操舵角が小さくなるほ
   ど、前輪および後輪に伝達される駆動力の差が小さくな
   るように前記動力伝達装置を制御する制御回路とを備え
   ることを特徴とする油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制
   御装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の油圧駆動車両の前後輪駆
   動力配分制御装置において、 前記制御回路は、前記モータ有効圧力がしきい値を越え
   ると、前記モータ有効圧力が高くなるほど、前輪および
   後輪に伝達される駆動力の差が小さくなるように前記動
   力伝達装置を制御し、前記ステアリング操舵角が最大値
   からしきい値に達するまで、前記ステアリング操舵角が
   小さくなるほど、前輪および後輪に伝達される駆動力の
   差が小さくなるように前記動力伝達装置を制御すること
   を特徴とする油圧駆動車両の前後輪駆動力配分制御装
   置。