JP3075768B2

JP3075768B2 - ４輪駆動車のトルク配分制御装置

Info

Publication number: JP3075768B2
Application number: JP03123038A
Authority: JP
Inventors: 和也諸田; 浩二松野; 了渡辺; 公永白川
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH04328027A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センターディファレン
シャルを備えたフルタイム式の４輪駆動車において、セ
ンターディファレンシャルに付設される油圧式多板クラ
ッチの差動制限トルクにより、前後輪のトルク配分を各
運転走行条件に応じて可変制御するトルク配分制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両においては駆動方式により
異なった特有の運動性能になることが知られている。こ
こで、センターディファレンシャルを備えたフルタイム
式４輪駆動車では、常に４輪を駆動することで、ＦＲ車
やＦＦ車のようなスリップやスキッドが回避されて駆
動、制動、旋回の走行時の限界性能が向上する。また、
アクセル踏込み，解放（スロットルオン，オフ）時の影
響が同時に前、後輪に作用するので、アンダステアとオ
ーバステアの傾向が共に弱くなって両者の中間的な特性
になるのであり、このような利点から近年通常の車両に
おいても、この種の４輪駆動車が大幅に普及しつつあ
る。またこのセンターディファレンシャルを備えた４輪
駆動車においては、前後輪や左右後輪のトルク配分が更
に旋回性能や車両挙動変化に対して影響を与え、これら
のトルク配分を適正化することで運動性能、動的安定性
を一層向上することが可能である。そこで、前後輪等の
トルク配分を運転、走行条件に応じて最適に可変制御す
ることが研究開発されている。

【０００３】従来、上記センターディファレンシャルを
備えた４輪駆動車の前後輪のトルク配分制御に関して
は、例えば特開昭６３−１３８２４号公報の先行技術が
ある。ここで、センターディファレンシャルに対して油
圧式多板クラッチを、その差動制限トルクによりトルク
移動して前後輪のトルク配分を可変することが可能に構
成する。また、車両の旋回状態は横Ｇにより検出するこ
とが可能であり、この横Ｇの値が大きくなると、漸次タ
イヤのグリップ力が減少して限界状態に近付き車両のス
ピンやドリフトを生じるようになる。そこで、横Ｇの値
に応じて多板クラッチの差動制限トルクを設定し、前後
輪のトルク配分をスピンやドリフトを生じないように可
変制御することが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、横Ｇの値のみで旋回状態を判断す
る構成であるから、タイヤの横すべり角に対して横力が
比例的に変化する線形のグリップ領域に限定される。即
ち、低μ路においてタイヤのグリップ力が限界に達して
車両がスピン等を始める限界状態では、横力が非線形に
変化して実際の横Ｇの値は車両がスピンする挙動に基づ
いて任意に変化してしまい、旋回状態を正確に判断する
ことができなくなるからである。一方、限界状態のスピ
ン等を防止するには、非線形のスピン領域の車両の挙動
を正確に判断して前後輪のトルク配分を制御することが
必要になり、この点で先行技術のものでは不充分であ
る。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、センターディファレンシャルに多板クラッチを付設
した前後輪のトルク配分可変制御において、車両がスピ
ンやドリフトの挙動を始める限界状態を正確に判断し、
且つこのスピンやドリフトを適確に防止するようにトル
ク配分制御して、車両安定性、操縦性等を向上すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、センターディファレンシャルと、このセ
ンターディファレンシャルに付設されて差動制限トルク
により、前後輪の一方から他方にトルク移動してトルク
配分を可変制御する多板クラッチとを備える４輪駆動車
において、上記多板クラッチの差動制限トルクを電子的
に制御する制御ユニットは、横Ｇセンサの信号に基づく
実横Ｇと線形領域の車両運動に基づいて計算される理想
横Ｇとを比較して車両挙動の限界状態の有無を判断する
限界状態判断手段と、限界状態に有る場合に上記実横Ｇ
と理想横Ｇの偏差に応じた差動制限トルクを設定する手
段とを備えることを特徴とする。また、上記実横Ｇと理
想横Ｇの偏差は、両者の差の絶対値で定めることを特徴
とする。

【０００７】

【作用】上記構成に基づき、低μ路等の車両走行時にタ
イヤグリップ力が限界に近付いて車両がスピンやドリフ
トを始めると、制御ユニットにおいて理想横Ｇに対する
実横Ｇの増減変化によりこの限界状態が適確に判断さ
れ、この場合に理想横Ｇと実横Ｇの偏差等により前後輪
のトルク配分を可変制御することで、車両のスピンやド
リフトを有効に抑制して安定化することが可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２において、センターディファレンシャルを備
えたフルタイム式４輪駆動車の駆動系の概略について説
明すると、符合１はエンジン、２はクラッチ、３は変速
機であり、変速機出力軸４がセンターディファレンシャ
ル２０に入力している。センターディファレンシャル２
０から前方にフロント駆動軸５が、後方にリヤ駆動軸６
が出力し、フロント駆動軸５はフロントディファレンシ
ャル７、車軸８を介して左右の前輪９Ｌ，９Ｒに、リヤ
駆動軸６はプロペラ軸１０、リヤディファレンシャル１
１、車軸１２を介して左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒにそれ
ぞれ連結して伝動構成される。

【０００９】センターディファレンシャル２０は複合プ
ラネタリギヤ式であり、変速機出力軸４と一体の第１サ
ンギヤ２１、リヤ駆動軸６と一体の第２サンギヤ２２、
及びこれらのサンギヤ２１，２２の周囲に複数個配置さ
れるピニオン２３を有し、ピニオン２３の第１ピニオン
ギヤ２３ａが第１サンギヤ２１に、第２ピニオンギヤ２
３ｂが第２サンギヤ２２にそれぞれ噛合っている。ま
た、変速機出力軸４にはリダクションのドライブギヤ２
５が回転自在に設けられ、このドライブギヤ２５と一体
のキャリヤ２４にピニオン２３が軸支され、ドライブギ
ヤ２５はフロント駆動軸５と一体のドリブンギヤ２６に
噛合って構成される。これにより、第１サンギヤ２１に
入力する変速動力をキャリヤ２４と第２サンギヤ２２と
に、所定の基準トルク配分で分けて伝達し、旋回時の前
後輪の回転差をピニオン２３の遊星回転により吸収する
ようになる。ここで、基準トルク配分は、２つのサンギ
ヤ２１，２２と２つのピニオンギヤ２３ａ，２３ｂの４
つのギヤ噛合いピッチ円半径で自由に設定される。そこ
で、前輪トルクＴＦと後輪トルクＴＲの基準トルク配分
ｅｔを例えば、

【数１】のように充分に後輪偏重に設定することが可能になる。

【００１０】また、上記センターディファレンシャル２
０の直後方には油圧式多板クラッチ２７が、ドラム２７
ａをキャリヤ２４に、ハブ２７ｂを第２サンギヤ２２と
一体的なリヤドライブ軸６に結合して同軸上に配置され
る。そして、多板クラッチ２７の差動制限トルクＴｃに
よりセンターディファレンシャル２０の差動を制限する
と共に、後輪側から前輪側にトルク移動することが可能
になっている。ここでフロントエンジンの搭載の場合
は、車両の前輪重量ＷＦと後輪重量ＷＲの静的重量配分
ｅｗが例えば、

【数２】であり、多板クラッチ２７による直結の場合は、前後輪
の路面摩擦係数μが等しいとすると、この重量配分ｅｗ
に応じて前輪偏重にトルク配分される。従って、多板ク
ラッチ２７の差動制限トルクＴｃにより前後輪のトルク
配分を、後輪偏重の基準トルク配分ｅｔと、前輪偏重の
重量配分ｅｗとの広い範囲で制御することが可能になる
のである。

【００１１】次に、多板クラッチ２７の油圧制御系につ
いて説明する。先ず、変速機が自動変速機の場合は、そ
の油圧制御系のオイルポンプ３０の油圧をレギュレータ
弁３１で調圧したライン圧を利用して構成される。そこ
で、油圧制御手段３２はライン圧油路３３と連通するク
ラッチ制御弁３４を有し、このクラッチ制御弁３４が油
路３５を介して多板クラッチ２７に連通する。また、ラ
イン圧油路３３はパイロット弁３６及びオリフィス３７
を有する油路３８によりソレノイド弁４０に連通し、ソ
レノイド弁４０によるデューティ圧Ｐｄが油路３９を介
してクラッチ制御弁３４の制御側に作用する。ソレノイ
ド弁４０は、制御ユニット５０からの各走行条件に応じ
たデューティ信号が入力すると、それにより油圧をドレ
ンしてデューティ圧Ｐｄを生じるものであり、このデュ
ーティ圧Ｐｄに応じてクラッチ制御弁３４を動作し、多
板クラッチ２７の差動制限トルクＴｃを可変制御するよ
うになっている。

【００１２】図１において、前後輪トルク配分の電子制
御系について説明する。先ず、基本的制御方法について
説明すると、車両の実際の旋回状態は横Ｇセンサの実横
Ｇにより検出することができる。また旋回時には、舵
角、車速及び車両諸元のスタビリティファクタ等により
横Ｇを算出することができ、これはタイヤグリップ領域
のみならず限界領域でも理想的なものとして成立する。
そこで、この理想的な横Ｇを理想横Ｇと定めると、車両
運動が線形のタイヤグリップ領域ではこれらの実横Ｇと
理想横Ｇは略一致する。一方、低μ路において横力が非
線形に低下して限界状態に近くなると、実横Ｇが理想横
Ｇより小さくなり、車両スピンした後は実横Ｇの方が大
きくなることがある。従って、実横Ｇと理想横Ｇとを比
較することで、車両の限界状態を判断することができ
る。ここで、上記センターディファレンシャル２０の基
準トルク配分ｅｔは後輪偏重に設定されているため、低
μ路の限界状態では後輪の横力が低下して横すべりし、
車両はスピンするように挙動する。このため、実横Ｇと
理想横Ｇの偏差に応じて差動制限トルクＴｃを設定して
前輪寄りにトルク配分を制御することで、上記スピンを
適確に防止することが可能になる。

【００１３】そこで、上記基本的制御方法に基づき、入
力情報として、車両左右加速度の横Ｇを検出する横Ｇセ
ンサ４１、車速Ｖを検出する車速センサ４２と、操舵の
際の舵角φを検出する舵角センサ４３とを有する。

【００１４】制御ユニット５０は車速Ｖと舵角φとが入
力する理想横Ｇ算出部５１を有し、旋回走行時にこれら
の車速Ｖ、舵角φ及び車両諸元のスタビリティファクタ
Ａ、ホイルベースＬにより車両左右方向に生じる理想的
な加速度、即ち理想横Ｇを以下の式により算出する。理想横Ｇ＝１／（１＋ＡＶ² ）・Ｖ² φ／Ｌ・ｇこの式から、理想横Ｇは車速Ｖ、舵角φが大きい程大き
い値になり、車両諸元のホイルベースＬが小さい程更に
大きい値になる。また、理想横Ｇはスタビリティファク
タＡが正のアンダステアのステア特性では小さい値にな
り、負のオーバステアの特性では大きい値になる。

【００１５】また、横Ｇセンサの横Ｇが入力する実横Ｇ
検出部５２を有し、横Ｇの値を車両左右の乗員搭乗状
態、荷物積載状態等により修正して実横Ｇを検出する。
これらの理想横Ｇと実横Ｇは限界状態判定部５３に入力
し、両者を比較して理想横Ｇに対し実横Ｇが増減変化す
る場合に限界状態を判断する。理想横Ｇと実横Ｇは横Ｇ
偏差算出部５４にも入力し、両者の横Ｇ偏差により車両
スピン挙動の大きさを判断し、この場合に限界状態では
実横Ｇの方が大きくなることも想定して横Ｇ偏差を両者
の減算値の絶対値｜ΔＧ｜で求める。これらの横Ｇ偏差
｜ΔＧ｜と限界状態有無の判定信号は差動制限トルク設
定部５５に入力し、限界状態の場合に図３のトルクマッ
プを参照して差動制限トルクＴｃを設定する。ここで、
車両スピン挙動が大きい場合には前輪寄りにトルク配分
してスピンを防止する必要があるので、図３のトルクマ
ップでは横Ｇ偏差｜ΔＧ｜に対して差動制限トルクＴｃ
が所定の比例定数の増大関数で設定されている。このト
ルク信号はデューティ比変換部５６に入力して所定のデ
ューティ比Ｄに変換し、このデューティ信号をソレノイ
ド弁４０に出力するように構成される。

【００１６】次いで、この実施例の作用を説明する。先
ず、車両走行時にエンジン１の動力がクラッチ２を介し
て変速機３に入力し、変速動力がセンターディファレン
シャル２０の第１サンギヤ２１に入力する。ここで、セ
ンターディファレンシャル２０の各歯車諸元により基準
トルク配分ｅｔが後輪偏重に設定されているため、この
基準トルク配分ｅｔでキャリヤ２４と第２サンギヤ２２
に分配して動力が出力される。

【００１７】一方、このとき電子制御系の制御ユニット
５０において、センサ信号により実横Ｇが検出され、且
つ車速Ｖ、舵角φ、車両諸元により理想横Ｇが算出さ
れ、これらにより車両挙動の限界状態の有無が判断され
ている。

【００１８】そこで、高μ路の通常走行時のようにタイ
ヤグリップ力、タイヤに生じる横力が大きい条件では、
旋回走行において車両に理想横Ｇと略一致した実横Ｇが
生じる。このため、旋回性能が限界状態に無いことが判
断され、差動制限トルクＴｃが零に設定されて、この場
合のデューティ比Ｄの大きい信号がソレノイド弁４０に
出力する。そこで油圧制御手段３２では、クラッチ制御
弁３４のデューティ圧Ｐｄがソレノイド弁４０により零
になってドレン側に切換えられ、多板クラッチ２７は排
油して解放状態になる。従って、上記センターディファ
レンシャル２０の基準トルク配分ｅｔに基づいて、キャ
リヤ２４、第２サンギヤ２２から更に前後輪側に動力伝
達して、図４の点Ｐ１のような後輪偏重のトルク配分に
よる４輪駆動走行となる。そしてこのトルク配分では、
４輪駆動でありながらＦＲ的になって、旋回性、操縦性
が良好に発揮される。また、センターディファレンシャ
ル２０はフリーになって、ピニオン２３の遊星回転で前
後輪の回転差を吸収しながら自由に旋回することが可能
になる。

【００１９】次に、低μ路のスリップし易い路面条件に
おいて旋回する場合は、特にトルク配分の大きい後輪側
の横力が低下して横すべりを生じ易くなる。そして、タ
イヤグリップ力が限界に近付いて車両がスピンし始める
と、車両に生じている実横Ｇが減少して線形計算した理
想横Ｇに比べて小さくなる。そこで、この実横Ｇの理想
横Ｇに対する減少変化により旋回性能の限界状態が判断
され、この場合の車両スピン挙動の大きさを示す横Ｇ偏
差｜ΔＧ｜に対応した差動制限トルクＴｃが設定され
る。そして、この差動制限トルクＴｃに応じたデューテ
ィ信号が油圧制御手段３２に出力して制御されること
で、多板クラッチ２７に所定の差動制限トルクＴｃを生
じることになる。すると、センターディファレンシャル
２０の差動が制限され、差動制限トルクＴｃに応じて第
２サンギヤ２２からキャリヤ２４に更にバイパスしてト
ルク移動し、トルク配分は図４の点Ｐ２のような直結時
の車重配分に応じた前輪偏重の側に変化する。このた
め、後輪側では、トルクが低減して横力が回復し、車両
のスピンが抑制されて車両挙動が安定方向に修正され
る。また、車両のスピン後において実横Ｇの方が大きく
なる場合も、同様に横Ｇ偏差｜ΔＧ｜に応じた差動制限
トルクＴｃを生じて前輪寄りにトルク配分制御され、車
両挙動が安定化されるのであり、こうして安定した限界
特性が確保されることになる。一方、この前輪寄りのト
ルク配分により後輪スリップも防止され、走破性等が向
上する。

【００２０】尚、センターディファレンシャル２０によ
る基準トルク配分ｅｔが前輪偏重の場合には、限界状態
で車両ドリフトの挙動を生じるが、この場合にも同様に
適応することで、車両ドリフトを抑制することができ
る。

【００２１】以上、本発明の実施例について説明した
が、トルク配分制御の駆動系が他の方式の場合にも同様
に適応でき、制御系もこれのみに限定されない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センターディファレンシャルを備えた４輪駆動車の前後
輪のトルク配分可変制御において、線形計算した理想横
Ｇと実横Ｇを比較するので、車両がスピンやドリフトの
挙動を始める旋回性能の限界状態を正確に判断すること
ができ、これにより限界状態の車両運動性能を効果的に
向上することが可能になる。理想横Ｇと実横Ｇの偏差に
応じて差動制限トルクを生じるので、車両のスピン等の
大きさに応じて最適にトルク配分制御することができ
る。限界状態では横Ｇ偏差に応じた差動制限トルクを生
じて車両スピン等を防止するように前後輪のトルク配分
を制御するので、限界状態での車両スピン等を適確且つ
有効に抑制して車両挙動の安定性を向上することができ
る。横Ｇ偏差は偏差の絶対値で求めるので、限界状態で
のいかなる車両の挙動にも適応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の４輪駆動車のトルク配分制御装置の実
施例の電子制御系を示すブロック図である。

【図２】本発明が適応される４輪駆動車の駆動系と油圧
制御系の構成を示す構成図である。

【図３】横Ｇ偏差に対する差動制限トルクのマップを示
す図である。

【図４】前後輪のトルク配分の制御状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０センターディファレンシャル２７多板クラッチ３２油圧制御手段５０制御ユニット５１理想横Ｇ算出部５２実横Ｇ検出部５３限界状態判定部５４横Ｇ偏差算出部５５差動制限トルク設定部５６デューティ比変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白川公永東京都三鷹市大沢三丁目９番６号株式会社スバル研究所内 (56)参考文献特開平１−182129（ＪＰ，Ａ) 特開平１−95939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/34 - 17/352 F16D 48/00 - 48/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】センターディファレンシャルと、このセ
ンターディファレンシャルに付設されて差動制限トルク
により、前後輪の一方から他方にトルク移動してトルク
配分を可変制御する多板クラッチとを備える４輪駆動車
において、上記多板クラッチの差動制限トルクを電子的に制御する
制御ユニットは、横Ｇセンサの信号に基づく実横Ｇと線
形領域の車両運動に基づいて計算される理想横Ｇとを比
較して車両挙動の限界状態の有無を判断する限界状態判
断手段と、限界状態に有る場合に上記実横Ｇと理想横Ｇの偏差に応
じた差動制限トルクを設定する手段とを備えることを特
徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項２】上記実横Ｇと理想横Ｇの偏差は、両者の
差の絶対値で定めることを特徴とする請求項１に記載の
４輪駆動車のトルク配分制御装置。