JP3582156B2 - 四輪駆動車 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パートタイム式の四輪駆動車に関し、特に、副駆動車輪と駆動力伝達経路との切り離し動作及び結合動作を行うホイールクラッチ機構を備えた四輪駆動車に関する。
【0002】
【従来の技術】
パートタイム式の四輪駆動車に搭載されるホイールクラッチ機構の従来技術として、例えば、特開平4−356234号公報に記載されたハブクラッチが知られている(以下、従来技術1と称する。)。この従来技術1は、車軸側に連結されたドライブギヤ(ドグ歯)と、車輪側に連結されてドライブギヤと噛合(結合動作)又は噛合状態が解除(切り離し動作)可能に移動可能とされたロック部材(ドグ歯)と、切り離し動作が行われる方向にロック部材を付勢する真空ベローズ及び第2の付勢部材と、真空ベローズの負圧が消失すると第2の付勢部材に抗してロック部材を結合動作が行われる位置に移動させる第3の付勢部材とを備えた装置である。
【0003】
この従来技術1によれば、車両が2輪駆動状態とされているときに、ロック部材の移動操作系が異常となると(例えば真空ベローズの破損等が発生すると)、ドライブギヤとロック部材とが噛合して車輪と駆動車軸とが結合する構造とされ、それにより、車両が4輪駆動状態となることから車両の悪路走破性や直進安定性が確保されるようになっている。
【0004】
また、他の従来技術として、PAJERO 新型車解説書(三菱自動車(株)1991年1月発行)のプロペラシャフトの欄(2−28〜2−33)に記載されているフリーホイールクラッチも知られている(以下、従来技術2と称する。)。この従来技術2は、副駆動輪側(この従来例では前輪側)のデファレンシャルギヤとドライブシャフトとの間にドグクラッチ形式のクラッチ機構が配設され、負圧で作動する流体式アクチュエータの作動によってドグ歯どうしの噛み合いを制御する。そして、車両が4輪駆動状態を選択すると、デファレンシャルギヤ側のドグ歯とドライシャフト側ドグ歯との結合動作が行われ、トランスファから伝達された駆動力が、デファレンシャルギヤ、クラッチ機構、ドライブシャフトを介して副駆動車輪に伝達される。また、車両が2輪駆動状態を選択すると、デファレンシャルギヤ側のドグ歯とドライシャフト側のドグ歯との切り離し動作が行われ、副駆動車輪からドライブシャフトへの回転力伝達経路が遮断されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術1、2は、車両の走行中に2輪駆動状態から4輪駆動状態に切り替わると、クラッチ機構のドグ歯どうしに悪影響を与えてしまう。
すなわち、従来技術1では、ロック部材を移動する操作系が異常となると、車輪側側に連結して回転しているロック部材と、回転が停止しているクラッチとの間には回転数差が発生するので、この状態でクラッチ及びロック部材が噛合動作を行うと容易に噛合せず、又は噛合する際にギヤ鳴きが発生するおそれがある。また、従来技術2では、デファレンシャルギヤ側のドグ歯とドライシャフト側のドグ歯との間で回転数差が発生するので、噛合の際にギヤ鳴きが発生するおそれがある。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、車両の走行中に4輪駆動状態とするためにホイールクラッチ機構のドグ歯どうしの結合動作を行ってもギヤ鳴き等が発生しない四輪駆動車を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の四輪駆動車は、車両の前後輪の何れか一方を主駆動車輪とし、他方を副駆動車輪として、変速機から伝達された駆動力を主推進軸及び副推進軸を介して前記主駆動車輪及び前記副駆動車輪に所定の駆動力配分比で配分する駆動力配分調整手段と、前記副推進軸と前記副駆動車輪との間の駆動力伝達経路の切り離し動作及び結合動作を行うドグクラッチ形式により構成されているとともに、操作量が入力されると前記切り離し動作を行い、且つ前記操作量が入力されないときに前記結合動作を行うホイールクラッチ機構と、前記主駆動車輪及び副駆動車輪の駆動力配分比を設定して前記駆動力配分調整手段を制御する駆動力配分制御手段と、前記ホイールクラッチ機構に対して前記操作量の入力及び停止を行うことにより切離し動作及び結合動作を制御するホイールクラッチ制御手段とを備えた四輪駆動車において、前記ホイールクラッチ機構への前記操作量の変化状態を検出する操作量検出手段と、前記駆動力配分制御手段により前記副駆動車輪への駆動力配分比を零として車両が2輪駆動状態で走行し、且つ前記操作量検出手段により前記ホイールクラッチ機構への操作量の入力が停止していることを検出したときに、前記副駆動車輪への駆動力配分比が零を越えた値となるように前記駆動力配分調整手段の駆動力配分比を変更する配分比変更手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明の四輪駆動車によれば、車両が2輪駆動状態を選択して走行しているときには、ホイールクラッチ制御手段からホイールクラッチ機構に操作量が入力されて副推進軸と副駆動車輪との間の切り離し動作が行われる。
ところが、何等かの原因によりホイールクラッチ制御手段からの操作量の入力が停止すると、ホイールクラッチ機構は副推進軸と副駆動車輪との間の結合動作を行う。この際、副推進軸側に連結しているホイールクラッチ機構の一方のドグ歯と、副駆動車輪側に連結しているホイールクラッチ機構の他方のドグ歯との間に回転数差が発生するので、それらが結合動作を行うときの噛み合い動作に問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、車両が2輪駆動状態で走行し、且つ前記操作量検出手段によりホイールクラッチ機構への操作量が停止していることを検出したときに、配分比変更手段が、副駆動車輪への駆動力配分比が零を越えた値となるように駆動力配分調整手段の駆動力配分比を変更している。これにより、副推進軸は駆動力配分調整手段側から回転駆動力が伝達され、この副推進軸側に連結しているホイールクラッチ機構の一方のドグ歯が回転するので、副駆動車輪側に連結しているホイールクラッチ機構の他方のドグ歯との間に回転数差が発生しない。これにより、一方のドグ歯と他方のドグ歯は、結合動作を行う際に容易に噛合し、ハブ鳴きやギヤ破損が防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図2に示すものは、FR(フロントエンジン,リヤドライブ)方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車であり、回転駆動源としてのエンジン10と、前左〜後右側の車輪12FL〜12RRと、車輪12FL〜12RRへの駆動力配分比を変更可能な駆動力伝達系14と、駆動力伝達系14による駆動力配分を制御するために油圧を供給する油圧供給装置16と、2輪駆動状態若しくは4輪駆動状態において前輪側車輪(副駆動車輪)12FL、12FRと駆動力伝達系14との切り離し動作及び結合動作を行うエアー式のフリーホイールハブクラッチ機構(以下、ホイールクラッチ機構と言う。)18a、18bと、ホイールクラッチ機構18a、18bの断続動作制御を行うために作動空気(操作量)を供給するエア供給装置23と、油圧供給装置16及びエア供給装置23を制御するコントローラ22とを備えた車両である。
【0011】
駆動力伝達系14は、エンジン10からの駆動力を選択された歯車比で変速する自動変速機20と、この自動変速機20からの駆動力を前左右側の車輪12FL、12FR及び後左右側の車輪12RL、12RR側に分割するトランスファ(駆動力配分調整手段)24とを有している。
そして、駆動力伝達系14では、トランスファ24で分割された前輪駆動力が前輪側プロペラシャフト(副推進軸)26、フロントディファレンシャルギヤ28及び前左右側のドライブシャフト30a、30bを介して前左右側の車輪12FL、12FRに伝達される。一方、トランスファ24から伝達された後輪側駆動力は、後輪側プロペラシャフト(主推進軸)32、リアディファレンシャルギヤ34及び後左右側のドライブシャフト36a、36bを介して後左右側の車輪12RL、12RRに伝達される。そして、前左側のドライブシャフト30aと前左側の車輪12FLとの間、前右側のドライブシャフト30bと前右側の車輪12FRとの間には、それぞれホイールクラッチ機構18a、18bが装着されている。これら、ホイールクラッチ機構18a、18bは、トランスファ24の切り換えによって2輪駆動状態となり、従動輪とされた前左右側の車輪12FL、12FRの回転をドライブシャフト30a、30bに伝達しない構造とされている。
【0012】
トランスファ24は、図3に示すように、そのケーシング内部に自動変速機20の出力軸と同軸に結合された第1出力軸44がベアリング等によって回転自在に支持されている。そして、この第1出力軸44は、後輪側プロペラシャフト32と同軸に結合している。また、ケーシング内部には、第1出力軸44と平行配置された第2出力軸54がベアリング等により回転自在に支持されている。この第2出力軸54は、前輪側プロペラシャフト26と結合している。
【0013】
そして、第1出力軸44及び第2出力軸54間には、前後輪に対する駆動力配分比を変更する摩擦クラッチ66と、第1出力軸44に軸受を介して回転自在に支持された第1スプロケット68と、第2出力軸54と同軸に結合された第2スプロケット70と、第1及び第2スプロケット60、70間に巻装されたチェーン72とで構成された2輪−4輪駆動切換機構60が配設されている。
【0014】
摩擦クラッチ66は、図3に示すように、第1スプロケット68に結合されたクラッチドラム66aと、このクラッチドラム66aにスプライン結合されたフリクションプレート66bと、第1入力軸44の外周にスプライン結合されたクラッチハブ66cと、クラッチハブ66cに一体結合されて前記フリクションプレート間に配設されたフリクションディスク66dと、ケーシングの内壁に装着されてフリクションディスク66dをフリクションプレート66bに当接させるクラッチピストン66eと、フリクションディスク66d及びフリクションプレート66bの相互が離間するようにクラッチピストン66eに付勢力を与えるリターンスプリング66fと、オイルシリンダ室66gとを備えている。そして、油圧供給装置16から所定のクラッチ圧PC に制御された作動油がトランスファ24のオイルシリンダ室66gに供給されることにより、フリクションディスク66d及びフリクションプレート66bの当接による接続、若しくは相互の離間による切り離し動作が行われるようになっている。
【0015】
また、油圧供給装置16は、図3に示すように、第1出力軸44と直結して回転駆動する正逆回転形のオイルポンプ50を油圧源としている。このオイルポンプ50は、オイルタンク51内の作動油をストレーナ52を介して吸入して吐出側配管53に吐出する。また、この吐出配管53には、バネ付き逆止弁55からなるリリーフ路の一端が接続されており、このリリーフ路の他端は潤滑系と接続している。また、オイルポンプ50より下流側には、デューティ制御電磁弁56が接続されている。
【0016】
このデューティ制御電磁弁56は、3ポート2位置に構成されたスプリングオフセット型のソレノイド切換弁であり、ライン圧が供給される入力ポート56A と、トランスファ24側と接続する出力ポート56B と、ドレインポート56D とを有し、弁内部に配設されたスプールが入力ポート56A を遮断し且つ出力ポート56B をドレインポート56D に連通させるノーマル位置56bと、入力ポート56A と出力ポート56B とを連通させ且つドレインポート56D を遮断する作動位置56cとに移動制御される弁である。そして、コントローラ22からソレノイド56dに所要デューティ比の励磁電流i1 が供給されると、その励磁電流iがオン状態である区間リターンスプリング56eに抗してノーマル位置56bから作動位置56cにスプールが移動制御され、デューティ比に応じたクラッチ圧Pcがトランスファ24側に出力される。これにより、摩擦クラッチ66のオイルシリンダ室66g内に押圧力が発生し、この押圧力によりクラッチピストン66eが移動して相互に離間していたフリクションプレート66b及びフリクションディスク66dが当接し、それらの摩擦力によりクラッチ圧Pcに応じたクラッチ締結力を付与する。これにより、第1出力軸44の回転駆動力を、摩擦クラッチ66のクラッチ締結力に応じた所定のトルク配分比で、第1スプロケット68、チェーン72及び第2スプロケット70を介して第2出力軸54に伝達する。
【0017】
また、コントローラ22からの励磁電流i1 がオフ状態となると、リターンスプリング56eの付勢力によってノーマル位置56bに戻され、クラッチ圧Pcがドレインポート56D を通じて消圧される。これにより、トランスファ24に供給されるクラッチ圧Pcが低下してリターンスプリング66fの付勢力によってフリクションプレート66b及びフリクションディスク66dが相互に離間すると、第1出力軸44の回転駆動力は第2出力軸54に伝達されない。
【0018】
一方、ホイールクラッチ機構18a、18bは、以下に示す構造とされている。なお、ホイールクラッチ機構18a、18bは同一構造のため、左側に配設されたホイールクラッチ機構18aについて説明する。
図4に示すように、前左側のドライブシャフト30aと、このドライブシャフト30aに内挿されたナックルスピンドル82との間には、軸受J1 を介して筒状のハブ84が介装されている。そして、ドライブシャフト30aの先端部(右端部)の周面には、先端外周に外歯86aを備えたドライブギヤ86が配設されている。そして、このドライブギヤ86はスナップリングS1 により右側への軸方向移動が規制されている。また、このドライブギヤ86の基端側とハブ84との間に軸受J2 が介装されている。
【0019】
そして、ハブ84の右端側の外周面には、雄スプライン84aが形成されている。また、このハブ84の外周径と略同一内径を有する円筒状のハウジング88の内周には、前記雌スプライン88aが形成されている。そして、雄スプライン84a及び雌スプライン88aの互いの嵌合によりハブ84の右端側の外周面にハウジング88が外嵌されるとともに、ボルト89及びナット89aにより両者は一体化されている。
【0020】
また、ハウジング88の雌スプライン88aには、内歯90aを備えたスライドギヤ90が軸方向に移動自在に嵌合されている。また、このスライドギヤ90の右端には、このスライドギヤ90をドライブギヤ86に向けて進退させるシフトプレート100がスナップリングS2 を介して固定されている。このシフトプレート100とハウジング88の右端側を閉塞するキャップ102との間には、ダイヤフラム104及び押さえ部材106を介してシフトプレート100を左側に押圧するリターンスプリング108が装着されている。そして、シフトプレート100が右側に移動すると、スライドギヤ90及びドライブギヤ86の噛合状態が解除される。また、シフトプレート100が左側に移動すると、スライドギヤ90及びドライブギヤ86は噛み合う。
【0021】
さらに、シフトプレート100に対して左側の空間110には、ドライブシャフト30aの外周とハブ84の内周との間に形成した気体通路112を通過してエア供給装置23から所定正圧PA の作動空気が供給される。これにより、空間110は、エアシリンダ室とされている(以下、エアシリンダ室110と称する)。
【0022】
そして、エア供給装置23は、図2に示すように、電動モータ23aの駆動により所定圧PA に昇圧された作動空気を発生するエアポンプ23bを空圧源としており、このエアポンプ23bより蓄圧タンク23f側には電磁比例制御形の供給用電磁開閉弁23cが接続されている。そして、前記作動空気を、本発明に係る操作量としている。
【0023】
この供給用電磁開閉弁23cは、3ポート2位置に構成されたスプリングオフセット型のソレノイド切換弁であり、入力ポート23A と、ホイールクラッチ機構18a、18bのエアシリンダ室110と接続する出力ポート23B と、ドレインポート23D とを有している。そして、弁内部に配設されたスプールが入力ポート23A を遮断し且つ出力ポート23B をドレインポート23D に連通させる作動位置23c2 と、入力ポート23A と出力ポート23B とを連通させ且つドレインポート23D を遮断するノーマル位置23c1 とに移動制御される弁である。そして、ノーマル位置23c1 では、エアシリンダ室110が作動空気圧PA の圧力とされて昇圧される。また、コントローラ22からソレノイド23dに所定の電流i2 が供給されると、その電流i2 が供給状態である区間リターンスプリング23eに抗してノーマル位置23c1 から作動位置23c2 にスプールが移動制御されることにより、エアシリンダ室110の作動空気圧PA はドレインポート23D を通じて消圧される。
【0024】
これにより、上記構成のホイールクラッチ機構18aは、エア供給装置23から所定圧PA の作動空気が供給されると、気体通路112を通過して流れ込む作動空気によりエアシリンダ室110が昇圧され、リターンスプリング108の付勢力に抗する方向にシフトプレート100が右側に移動する。これにより、スライドギヤ90とドライブギヤ86との噛合状態が解除されてハブ84がドライブシャフト30aと切り離された状態となる(以下、この動作をハブフリー動作と称する。)。これにより、前左側の車輪12FLの回転は、前左側のドライブシャフト30aに伝達されない。同様に、前右側に配設されホイールクラッチ機構18bにエア供給装置23から所定圧PA の作動空気が供給されると、前右側の車輪12FRの回転は、前右側の前輪側ドライブシャフト30bに伝達されない。
【0025】
また、エア供給装置23からホイールクラッチ機構18aへの作動空気供給を停止すると、エアシリンダ室110は大気圧状態となる。これにより、リターンスプリング108の付勢力によりシフトプレート100が左側に移動するので、スライドギヤ90がドライブギヤ86に噛合してハブ84がドライブシャフト30aに連結された状態となる(以下、この動作をハブロック動作と称する。)。これにより、ドライブシャフト30aの回転は、スライドギヤ90及びドライブギヤ86を介してハウジング88に伝達され、このハウジング88を介して前左側の車輪12FLに伝達される。これにより、駆動輪となった前左側の車輪12FLに対してドライブシャフト30aの回転駆動力が伝達可能とされる。同様に、前右側に配設されホイールクラッチ機構18bへの作動空気の供給を停止すると、駆動輪となった前右側の車輪12FRに対してドライブシャフト30bの回転駆動力が伝達可能とされる。
【0026】
また、運転席近傍には、2輪駆動モード及び4輪駆動モードを選択するモード選択スイッチ104が配設されている。このモード選択スイッチ104は、2輪駆動モード(2WDモード)と、摩擦クラッチ66を制御して前輪側への駆動力配分を0%から50%まで変更する4輪駆動モード(4WDモード)の2つのモードを選択可能に構成され、このモード選択スイッチ104から2輪駆動モードを選択したときに選択信号M2 がオン状態となり、4輪駆動モードを選択したときに選択信号M4 がオン状態となり、これら選択信号Mn (M2 、M4 )がコントローラ22に入力される。
【0027】
また、トランスファ24には、第2出力軸54の回転数を検出する前輪側回転数センサ105が配設されていると共に、第1出力軸44の回転数を検出する後輪側回転数センサ106が配設され、これら前輪側回転数センサ105及び後輪側回転数センサ105から出力される前輪側回転数検出値NF 及び後輪側回転数検出値NR がコントローラ22に入力される。
【0028】
さらに、エア供給装置23には、蓄圧タンク23fと供給用電磁開閉弁23cとの間に圧力スイッチ107が配設されており、この圧力スイッチ107は、作動空気圧PA が予め設定した低圧の設定値以下になったときに、コントローラ22に検出信号SA を出力するものである。
コントローラ22は、モード選択スイッチ104に基づいて油圧供給装置16への励磁電流i1 を出力するとともに、エア供給装置23への励磁電流i2 を出力する
このコントローラ22は、図5に示すように、マイクロコンピュータ122と、マイクロコンピュータ122から出力される制御信号CS1 に応じた所要デューティ比Dの励磁電流を出力する例えばパルス幅変調回路を備えて制御信号CS1 の指令値に応じたデューティDの励磁電流i1 を油圧供給装置16のデューティ制御電磁弁56のソレノイド56dに出力する駆動回路124aと、出力される制御信号CS2 の電圧値に応じた電流値の励磁電流i2 をエア供給装置23のソレノイド23dに供給する駆動回路124bとを備えている。
【0029】
前記マイクロコンピュータ122は、前輪側回転数センサ105、後輪側回転数センサ106、モード選択スイッチ104、圧力スイッチ107からの検出信号を各検出値として読み込むためのA/D変換機能を有する入力インタフェース回路122aと、所定のプログラムに従って駆動力配分制御のための演算・制御処理とホイールクラッチ機構18a、18bの切り離し動作、結合動作のための演算・制御を行う演算処理装置122bと、ROM、RAM等の記憶装置122cと、制御信号CS1 、CS2 、CSS3 を出力するための出力インタフェース回路122dとを備えている。
【0030】
ここで、前記記憶装置112cには、演算処理装置112bの処理の実行に必要なプログラム及び固定データ等が予め記憶されているとともに、その処理結果が一時記憶可能とされている。この内、固定データとしては、図6から図8に示す各制御特性に対応した記憶テーブルを含んでいる。図6は、前後輪回転速度差ΔNに対応する前輪側への伝達トルクΔTの制御特性を示したものである。これによると、前輪側への伝達トルクΔTを回転速度差ΔNの増加に応じて非線形に増加させている。図7は、クラッチ圧Pcの増加に応じて直線的に増加する前輪側への伝達トルクΔTを示している。また、図8は、デューティ制御電磁弁56のソレノイド56dに供給する励磁電流値i1 のデューティ比Dの増加に応じて、非線形に放物線状に増加するクラッチ圧Pcの値を示している。
【0031】
そして、マイクロコンピュータ122で前後輪の回転速度差ΔNに基づいて図6から図8に対応する記憶テーブルを参照することにより前輪側への伝達トルクTが決定されると、図7、図8に対応する記憶テーブルを順次参照して、コントローラ22が出力しなければならないデューティ比Dの値が逆算されるようになっている。そして、図8で示すD1 〜D2 の範囲のデューティ比に応じたクラッチ圧P1 〜P2 が摩擦クラッチ66に供給されると、摩擦クラッチ66のクラッチ締結力に応じた所定のトルク配分比が、後輪:前輪=100%:0〜後輪:前輪=50%:50%まで連続的に変化される。
【0032】
そして、マイクロコンピュータ122は、モード選択スイッチ104において4輪駆動モード(M4 )を選択すると、駆動回路124aへの制御信号CS1 を出力してデューティ制御電磁弁56のソレノイド56dに対して励磁電流値i1 を供給することにより油圧供給処理を行うとともに、駆動回路124bに制御信号CS2 を出力してホイールクラッチ機構18a、18bのハブロック動作を行う。また、モード選択スイッチ104で2輪駆動モード(M2 )を選択すると、駆動回路124aへの制御信号CS1 をオフ状態とするとともに、駆動回路124bへの制御信号CS2 をオフ状態としてホイールクラッチ機構18a、18bのハブフリー動作を行う。それとともに、この2輪駆動モードにおいて圧力スイッチ107から検出信号SA が入力されると、駆動回路124aに制御信号CS1 を出力する。
【0033】
そして、マイクロコンピュータ122による駆動力配分のための油圧供給制御及びホイールクラッチ機構18a、18bの切り離し、結合動作の制御は、図9のフロートチャートによって実行される。
この図9の演算処理は所定時間(例えばΔt=20msec)毎のタイマ割込によって実行され、先ず、ステップS1でモード選択信号Mn (M2 、M4 )、回転数検出値NF 、NR を読込み、記憶装置122cの所定記憶領域に更新記憶し、次いでステップS2に移行する。
【0034】
ステップS2では、モード選択信号Mn が2輪駆動モード(Mn =M2 )であるか否かを判定する。この判定により2輪駆動モードであるときにはステップS3に移行する。
ステップS3では、制御信号CS1 をオフ状態とし、摩擦クラッチ66に供給するクラッチ圧Pcを昇圧して摩擦クラッチ66を非締結状態(フリクションプレート66bとフリクションデイスクdとを非接触状態)とし、ステップS4に移行する。
【0035】
このステップS4は、制御信号CS2 をオフ状態とする。これにより、供給用電磁開閉弁23cはノーマル位置23c1 となるのでエアシリンダ室110に作動空気圧PA が供給され、ホイールクラッチ機構18a、18bのハブフリー動作を行う。次いで、ステップS5に移行する。
このステップS5は、圧力スイッチ107からの検出信号SA がオン状態となったか否かを判定し、検出信号SA がオン状態であるときには、エアポンプ23bにより昇圧された作動空気が所定圧PA に達しているものと判断し、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。そして、検出信号SA がオン状態でないときには、何等かの原因により作動空気が所定圧PA に達していないと判断し、ステップS6に移行する。
【0036】
ステップS6では、摩擦クラッチ66を締結状態とするデューティ比D1 に設定し、ステップS7に移行する。このステップS7では、決定されたデューティDに対応する制御信号CS1 を駆動回路124aに出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
また、ステップS2においてモード選択信号Mn が4輪駆動モード(Mn =M4 )であるときにはステップS8に移行する。このステップS8では、制御信号CS2 を駆動回路124bに出力し、駆動回路124bからソレノイド23dに励磁電流i2 を供給することにより、供給用電磁開閉弁23cを作動位置23c2 に移動制御する。これにより、エアシリンダ室110の作動空気圧PA をドレインポート23D を通じて消圧し、ホイールクラッチ機構18a、18bのハブロック動作を行う。
【0037】
次いでステップS9に移行し、後輪側回転数検出値NR から前輪側回転数NF を減算した回転数差ΔN(NR −NF )を算出してステップS10に移行する。ステップS10では、回転数差ΔNをもとに図6の記憶テーブルを参照して前輪側への伝達トルクΔTを算出し、算出された伝達トルクΔTに基づいて図7の記憶テーブルを参照して摩擦クラッチ66のクラッチ圧Pcを算出し、図8の記憶テーブルを参照して算出されたクラッチ圧Pcに対応するD1 〜D2 の範囲のデューティ比を算出してからステップS11に移行する。
【0038】
ステップS11では、決定されたデューティDに対応する制御信号CS1 を駆動回路124aに出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する
ここで、操作量検出手段は、ステップS5に相当する。また、配分比変更手段は、ステップS6及びステップS7に相当する。
【0039】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車状態にあり、自動変速機20のシフトレバーがパーキングレンジ位置にあると共に、モード選択スイッチ104で2輪駆動モード(2WDモード)を選択しており、さらにエンジン10が停止しているものとする。この状態で、イグニッションスイッチをオン状態としてエンジン10を始動させると、コントローラ18に電源が投入されて、マイクロコンピュータ122により所定の演算処理が開始される。
【0040】
マイクロコンピュータ122で図9に示した処理が実行されると、2輪駆動モードが選択されているので、ステップS2からステップS3に移行し、デューティ制御電磁弁56に対する励磁電流i1 がオフ状態に制御される。このため、デューティ制御電磁弁56はノーマル位置56bを維持するので、このデューティ制御電磁弁56から出力されるクラッチ圧Pcは零となる。このため、摩擦クラッチ66は非締結状態に維持され、フリクションプレート66bとフリクションディスク66dとが非接触状態となるので、第1出力軸44と第1スプロケット68との間の動力伝達経路が遮断されていることにより、後輪のみの2輪駆動状態を維持する。そして、ステップS4への移行により、供給用電磁開閉弁23cに対する励磁電流i2 がオフ状態に制御される。このため、供給用電磁開閉弁23cはノーマル位置23c1 となるのでエアシリンダ室110に作動空気圧PA が供給され、ホイールクラッチ機構18a、18bのハブフリー動作が行われる。このため、車両は、前左右側の車輪12FL、12FRに対するドライブシャフト30a、30bから前輪側プロペラシャフト26側への駆動力伝達経路が遮断された2輪駆動状態となり、前左右側の車輪12FL、12FRの回転による駆動力伝達経路の連れ回り回転が確実に防止され、燃費の向上や振動騒音の防止を図ることができる。
【0041】
また、悪路、砂地、オフロードや雪道或いは凍結路等の低摩擦係数路を走行する場合には、モード選択スイッチ104を4輪駆動モード(4WDモード)を選択する。この際には、ステップS2からステップS8に移行し、供給用電磁開閉弁23cに励磁電流i2 が出力される。このため、供給用電磁開閉弁23cは作動位置23c2 となるのでエアシリンダ室110の作動空気圧PA がドレインポート23D を通じて消圧され、ホイールクラッチ機構18a、18bのハブロック動作が行われる。このため、前左右側の車輪12FL、12FR、ドライブシャフト30a、30bから前輪側プロペラシャフト26側への駆動力伝達経路が形成され、トランスファ66により分割された前輪側駆動力が前左右側の車輪12FL、12FRに伝達可能となる。そして、ステップS9、ステップS10、ステップS11への移行により、駆動回路124aから所定デューティ比Dの励磁電流i1 がデューティ制御電磁弁56に供給されることにより、デューティ制御電磁弁56からトランスファ24の摩擦クラッチ66に向けて所定のクラッチ圧P1 〜P2 が出力される。そして、自動変速機20から第1出力軸33に伝達された回転駆動力は、摩擦クラッチ66のクラッチ締結力に応じた所定のトルク配分比で第2出力軸54に伝達され、この第2出力軸54から前輪側プロペラシャフト26、前左右側のドライブシャフト30a、30b、ホイールクラッチ機構18a、18bのスライドギヤ90及びドライブギヤ86を介して前左右側の車輪12FL、12FRに伝達されるので、車両は4輪駆動状態となる。
【0042】
ここで、車両が2輪駆動モードを選択して走行している際に、エアポンプ23bの異常によりホイールクラッチ機構18a、18bのエアシリンダ室110への作動空気の供給が停止すると、エアシリンダ室110の圧力低下により互いに離間していたスライドギヤ90及びドライブギヤ86が互いに噛合してハブロック動作が行われる。このハブロック動作が行われる際に、前左右側のドライブシャフト30a、30bと連結しているドライブギヤ86の回転数が零であり、前左右側の車輪12FL、12FR側に連結しているスライドギヤ90が所定の回転数Ngで回転しており、両者が回転数差を発生した状態で噛合することにより、ハブ鳴きやギヤ破損のおそれがある。
【0043】
そこで、本実施形態では、エアポンプ23bが作動空気の低圧状態、若しくは作動空気が発生していないことを圧力スイッチ107が検知し、ドライブギヤ86とスライドギヤ90との回転数差が零となるように前左右側のドライブシャフト30a、30bを回転させ、ドライブギヤ86及びスライドギヤ90が噛合する際のハブ鳴きやギヤ破損を防止している。
【0044】
すなわち、圧力スイッチ107が作動空気の低圧状態や作動空気の供給停止を検知すると(ステップS2、ステップS3、ステップS4からステップS5への移行)、デューティ制御電磁弁56に対する制御信号CS1 のデューティ比をD1 に設定し(ステップS6)、これに応じてオン状態の制御信号CS1 を駆動回路124aに出力する(ステップS7)。そして、駆動回路124aからデューティ比D1 の励磁電流iiがデューティ制御電磁弁56に供給されると、デューティ制御電磁56からクラッチ圧P1 が出力され、摩擦クラッチ66のフリクションプレート66bとフリクションディスク66dとが締結状態となる。
この状態により、トランスファ24の第2出力軸54の回転力が、前輪側プロペラシャフト26、前左右側のドライブシャフト30a、30b、ホイールクラッチ機構18a、18bのドライブギヤ86に伝達され、ドライブギヤ86は回転数Ngで回転する。これにより、ドライブギヤ86及びスライドギヤ90に回転数差が発生しないので、両者が噛合する際にハブ鳴きやギヤ破損が防止される。
【0045】
したがって、上記構成の四輪駆動車は、車両が2輪駆動モードを選択して走行しているときに、エアポンプ23bの異常によりホイールクラッチ機構18a、18bのハブロック動作が行われる際には、摩擦クラッチ66を締結状態とする制御を行う。これにより、トランスファ24の第2出力軸54に伝達された回転駆動力が前左右側のドライブシャフト30a、30bまで伝達され、これらドライブシャフト30a、30bに連結されているホイールクラッチ機構18a、18bのドライブギヤ86に回転を与えるので、このドライブギヤ86の回転数と、前左右側の車輪12FL、12FR側に連結しているスライドギヤ90の回転数とに差が発生せず、両者はハブ鳴きやギヤ破損を発生せずに正常に噛合することができる。
【0046】
なお、本発明に係る操作量を、上記実施形態ではエア供給装置23から出力される所定圧PA の作動空気とし、この作動空気の供給及び停止によりホイールクラッチ機構の切り離し動作、結合動作を行うようにしたが、本発明の要旨はこれに限るものではなく、例えば電子、電気、油圧等を操作量とし、電子制御や油圧制御や他のアクチュエータ制御を行う場合であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【0047】
また、後輪駆動車ベースの四輪駆動車に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず前輪駆動車ベースの四輪駆動車に本発明を適用することもでき、その際には、ホイールクラッチ機構は後ろ左右側の車輪に装着する。
また、本実施形態では、前左側のドライブシャフト30aと前左側の車輪12FLとの間、前右側のドライブシャフト30bと前右側の車輪12FRとの間にそれぞれホイールクラッチ機構18a、18bを装着したが、これに限るものではなく、一方側の駆動系にのみ装着しても同様の作用効果を得ることができる。
【0048】
また、本実施形態では、フリーホイールハブ構造を採用したが、例えば副駆動軸側のデファレンシャルギヤとドライブギヤとの間にホイールクラッチ機構を装着しても、同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、励磁電流i2 がオン状態であるときにホイールクラッチ機構18a、18bがハブロック動作を行うようにエア供給装置23を構成したが、これに限定されるものではなく、励磁電流i2 がオフ状態であるときにホイールクラッチ機構18a、18bがハブロック動作を行うよう供給用電磁開閉弁23cのノーマル位置と作動位置とを入れ替えるようにしてもよい。
【0049】
また、励磁電流i1 がオフ状態であるときに2輪駆動状態となるように油圧回路を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、励磁電流iがオフ状態であるときに4輪駆動状態となるようにデューティ制御電磁弁56のノーマル位置と作動位置とを入替えるようにしてもよく、この場合には図8の処理において、制御信号CSのオン・オフ状態を反転させると共に、デューティ比Dの設定を回転数差ΔNが小さいときにオンデューティ比を100%とし、この状態から回転数差ΔNが増加するに応じてオンデューティ比を徐々に減少させるようにすればよい。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の四輪駆動車は、車両が2輪駆動状態を選択して走行しているときには、ホイールクラッチ制御手段からホイールクラッチ機構に操作量が入力されて副推進軸と副駆動車輪との間の切り離し動作が行われているが、何等かの原因によりホイールクラッチ制御手段からの操作量の入力が停止すると、ホイールクラッチ機構は副推進軸と副駆動車輪との間の結合動作を行う。その際、本発明は、前記操作量検出手段によりホイールクラッチ機構への操作量が停止していることを検出したときに、配分比変更手段が副駆動車輪への駆動力配分比が零を越えた値となるように駆動力配分調整手段の駆動力配分比を変更している。これにより、副推進軸側に連結しているホイールクラッチ機構の一方のドグ歯と、副駆動車輪側に連結しているホイールクラッチ機構の他方のドグ歯との間に回転数差が発生しないので、ホイールクラッチ機構が結合動作を行う際には、一方のドグ歯と他方のドグ歯が容易に噛合し、ハブ鳴きやギヤ破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の概略構成を示す基本構成図である。
【図2】この発明の四輪駆動車の概略を示す構成図である。
【図3】この発明の駆動力配分調整手段及び駆動力配分制御手段を示す図である。
【図4】この発明にホイールクラッチ機構の構造を示す図である。
【図5】この発明に係るコントローラを示すブロック図である。
【図6】副駆動車輪側への伝達トルクと前後輪回転数差との制御特性を示すグラフである。
【図7】副駆動車輪側への伝達トルクと駆動力配分制御手段から供給されるクラッチ圧との制御特性を示すグラフである。
【図8】デューティ比に応じて変化するクラッチ圧の制御特性を示すグラフである。
【図9】この発明に係る油圧供給制御及びホイールクラッチ機構の制御の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
12RL、12RR 主駆動車輪
12FL、12FR 副駆動車輪
16 油圧供給装置(駆動力配分制御手段)
18a、18b ホイールクラッチ機構
20 自動変速機(変速機)
23 エア供給装置(ホイールクラッチ制御手段)
24 トランスファ(駆動力配分調整手段)
26 前輪側プロペラシャフト(副推進軸)
32 後輪側プロペラシャフト(主推進軸)
86 ドライブギヤ(ドグ歯)
90 スライドギヤ(ドグ歯)
104 モード選択スイッチ
107 圧力スイッチ
Claims (1)
- 車両の前後輪の何れか一方を主駆動車輪とし、他方を副駆動車輪として、変速機から伝達された駆動力を主推進軸及び副推進軸を介して前記主駆動車輪及び前記副駆動車輪に所定の駆動力配分比で配分する駆動力配分調整手段と、前記副推進軸と前記副駆動車輪との間の駆動力伝達経路の切り離し動作及び結合動作を行うドグクラッチ形式により構成されているとともに、操作量が入力されると前記切り離し動作を行い、且つ前記操作量が入力されないときに前記結合動作を行うホイールクラッチ機構と、前記主駆動車輪及び副駆動車輪の駆動力配分比を設定して前記駆動力配分調整手段を制御する駆動力配分制御手段と、前記ホイールクラッチ機構に対して前記操作量の入力及び停止を行うことにより切離し動作及び結合動作を制御するホイールクラッチ制御手段とを備えた四輪駆動車において、
前記ホイールクラッチ機構への前記操作量の変化状態を検出する操作量検出手段と、
前記駆動力配分制御手段により前記副駆動車輪への駆動力配分比を零として車両が2輪駆動状態で走行し、且つ前記操作量検出手段により前記ホイールクラッチ機構への操作量の入力が停止していることを検出したときに、前記副駆動車輪への駆動力配分比が零を越えた値となるように前記駆動力配分調整手段の駆動力配分比を変更する配分比変更手段と、を備えたことを特徴とする四輪駆動車。
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