JPH01111531A - 4輪駆動車のトルクスプリット制御装置 - Google Patents

4輪駆動車のトルクスプリット制御装置

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JPH01111531A
JPH01111531A JP27105287A JP27105287A JPH01111531A JP H01111531 A JPH01111531 A JP H01111531A JP 27105287 A JP27105287 A JP 27105287A JP 27105287 A JP27105287 A JP 27105287A JP H01111531 A JPH01111531 A JP H01111531A
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JP
Japan
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torque
clutch
torque distribution
split
turning
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JP27105287A
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English (en)
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Kazunari Tezuka
一成 手塚
Haruo Fujiki
晴夫 藤木
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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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、センターデフ装置付のフルタイム式4輪駆動
車において、走行条件により前後輪のトルク配分を積極
的に制御するトルクスプリット制御装置に関し、詳しく
は、旋回時のトルクスプリット制御の解除に関する。
【従来の技術】
4輪駆動車としてセンターデフ付のものは、旋回時の前
後輪の回転差を吸収できる利点を有し、4輪駆動での円
滑な旋回性能が確保される。そこで、かかる性能を備え
、更に前後輪のトルク配分を走1行条件により可変する
トルクスプリット制御が考えられる。 即ち、直進走行や加、′$4速走行においては、前後輪
にかかる車両の重量配分に応じてトルクスプリット制御
すれば、前後輪での駆動力配分が車両の重量配分に適応
して最適に発揮されることになり、トラクション制御の
効果を得ることができる。 旋回時においては、その状態によりトルクスプリット制
御すれば、フロントエンジン・フロントドライブ(FF
)車の有するアンダステア傾向、フロントエンジン・リ
ヤドライブ(FR)車の有するオーバステア傾向を抑え
ながら、安定性と回頭性を考慮した最適な旋回性能を得
ることができる。 更に、路面摩擦係数μやホイールスピン等を加味してト
ルクスプリット制御すれば、走行安全性が向上し、セン
ターデフのデフロック機能と同等以上の機能を備えるこ
とになり走行性を常に確保することが可能になる。 以上−例について述べたように、4輪駆動車のトルクス
プリット制御により、その性能を最大限発揮して多大な
効果を得ることが期待されるのである。 そこで、かかるトルクスプリットをアクティブに可変制
御することが可能な4輪駆動車の駆動系が、本件出願人
により既に提案されているが、これ以外の方式について
も開発の余地がある。また、トルクスプリットを実現す
るための最適な電子制御系についても開発されつつある
。 従来、センターデフ付4輪駆動車に関しては、例えば特
開昭55−83617号公報の先行技術があり、変速機
出力側をセンターデフ装置に入力し、このセンターデフ
装置からの2つの出力側を前後輪に伝動構成する。また
、センターデフ装置にはクラッチ、ブレーキ、選択クラ
ッチ装置を付加して制御することが示されている。
【発明が解決しようとする問題点】
ところで、上記従来の先行技術のものにあっては、セン
ターデフ装置のみであるから、それにより1つのトルク
配分比に定められるにすぎない。 また、制御系は2.4輪駆動、デフロックの切換制御で
あり、トルクスプリット制御を行うものではない。 本発明は、このような点に鑑み、センターデフ付でトル
クスプリットの可変制御が可能な4輪駆動系において、
トルクスプリット制御を最適に電子制御し、更にトルク
スプリットを最も効果的に行うようにした4輪駆動車の
トルクスプリット制御装置4を提供することを目的とす
る。
【問題点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、駆動系の途中に所
定のトルク配分で動力を前後輪に振り分けるセンターデ
フ装置を備え、上記センターデフ装置にクラッチトルク
可変のスプリットクラッチを有するトルクスプリット装
置をバイパスして連設する4輪駆動車において、種々の
情報を検出するセンサ、上記センサの信号を入力して処
理する制御ユニットを有し、上記制御ユニットのクラッ
チ制御信号で上記スプリットクラッチのトルクと共に前
後輪へのトルク配分を制御するように回路構成し、上記
制御ユニットは、舵角、車速および車体加速度の要素で
定常、加速、旋回の各走行条件を判断して目標トルク配
分比を定めるトルク配分比決定部、トルク配分比による
トルク移動量に応じてクラッチトルクを定めるクラッチ
トルク算出部、クラッチトルクに応じてクラッチ制御信
号を出力する操作量設定部、後輪寄りトルク配分の旋回
を検出する解除条件検出部、後輪寄りトルク配分の旋回
開始後少なくとも所定時間経過後に目標トルク配分比を
前輪寄りに補正する補正部を有し、旋回時の後輪寄りト
ルク配分を途中で解除するようにトルクスプリットを制
御するように構成されている。
【作  用】
上記構成に基づき、センターデフ装置とトルクスプリッ
ト装置を備えた4輪駆動車は、制御ユニットからのクラ
ッチ制御信号でトルクスプリット装置のスプリットクラ
ッチトルクを生じることで前後輪のトルクの一部が一方
から他方に移動してトルクスプリットがアクティブに可
変制御される。 そして、旋回時に後輪寄りトルク配分にトルクスプリッ
ト制御される場合に、そのトルク配分が回照性の必要な
旋回前半に限定されることで、かかるトルク配分の不具
合を未然に防ぐようになる。 こうして本発明では、旋回時のアクティブトルクスプリ
ット制御で旋回性を向上し、トルクスプリット過多によ
る車両スピンやクラッチ発熱等の不具合を防ぐことが可
能になる。
【実 施 例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第1図において、本発明のトルクスプリット制御装置の
概略について述べる。先ず、センターデフ付のトルクス
プリット制御可能な4輪駆動車の駆動系として、フロン
トエンジンで縦置きであり、トルクコンバータ付自動変
速機を備えたものについて述べると、エンジン1.トル
クコンバータ2゜および自動変速機3が車両前後方向に
配置され、動力伝達可能に連結している。自動変速機3
の出力軸4はセンターデフ装?1f20に入力し、セン
ターデフ装置20にはトルクスプリット装置25がバイ
パスして設けである。 センターデフ装置20は、プラネタリギヤ式であり、サ
ンギヤ21.リングギヤ22.サンギヤ21とリングギ
ヤ22に噛合うビニオン23.およびキャリア24から
成り、キャリア24に変速機出力軸4が同軸状に連結す
る。また、センターデフ装置20からの2つの出力側の
サンギヤ21.リングギヤ22において、大径のリング
ギヤ22から変速機出力軸に回動自在に設けられなりダ
クションギャ5,6を介して出力軸4と平行なフロント
ドライブ軸7に連結し、このフロントドライブ軸7がフ
ロントデフ装置8.車軸9を介して左右の前輪10L、
 10Rに伝動構成される。一方、小径のサンギヤ21
がらリヤドライブ軸11に連結し、このリヤドライブ軸
11がリヤデフ装置12.車軸13等を介して左右の後
輪14L。 14Rに伝動構成される。 こうしてセンターデフ装置20は、変速機出力を前後輪
に所定のトルク配分で伝達し、かつ前後輪の回転差を吸
収する。ここで、上記駆動系により車体前方の方が後方
より静的荷重が大きいのに対応し、リングギヤ22から
前輪へ伝達されるトルクの方がサンギヤ21から後輪へ
伝達されるトルクより大きくなっている。 トルクスプリット装置25は、フロントドライブ軸7と
同軸のバイパス軸26.トルク可変制御可能なりラッチ
として例えば油圧クラッチ27を有し、バイパス軸26
が油圧クラッチ27のハブ27aに、そのドラム27b
が一対のギヤ28.29を介してリヤドライブ軸11に
伝動構成される。ここで、上記リダクションギヤ5,6
もこの場合の構成要素であり、そのギヤ比を例えば“1
”にし、ギヤ28.29のギヤ比がそれより若干小さく
設定される。また油圧クラッチ27は、油圧ユニット3
0からの作動油の供給によりクラッチトルクを生じ得る
ようになっている。 こうして油圧クラ・yチ27では、ハブ27aに対しド
ラム27bの方が若干低速の回転差を生じ、このため油
圧クラッチ27にクラッチ圧を与えてクラッチトルクを
発生させるとハブ27aの前輪側からドラム271)の
後輪側にクラッチトルクに応じたトルク移動を行って、
前輪側と後輪側のトルク配分を可変する。即ち、センタ
ーデフ装置20の入力トルクをTi、センターデフ装置
20によるフロント側配分比をγとすると、フロントド
ライブ軸7の伝達トルクはγ・Tiに、リヤドライブ軸
11のトルクは(1−γ)・Tiに配分される。そこで
、クラッチトルクをTC、ギヤ28.29のギヤ比をK
とすると、トルク移動によりフロントドライブ軸7゜リ
ヤドライブ軸11のトルクTF 、TRは、TF=γ・
Ti −Tc TR=(1−γ)・T1七KTc になる。こうして、クラッチトルクTcの変化によりフ
ロント側トルクTFの配分比はセンターデフ装置20に
おける配分比以下で連続的に変化し、リヤ側トルクTR
の配分比はセンターデフ装置20における配分比以上で
連続的に変化してトルクスプリット作用する。 次いで、トルクスプリットの電子制御系について述べる
と、左右前輪と後輪の回転数センサ40[。 40R,411,41R、舵角センサ42.エンジン回
転数センサ43.スロットル開度センサ44.車体加速
度セフサ45.自動変速機側の変速段センサ46を有し
、これらのセンサ信号が制御ユニット50に入力する。 制御ユニット50は、走行条件1前後輪のスリップ状態
により前後輪のトルク配分比を決定し、このトルク配分
比に応じたクラッチ圧を定めるものであり、このクラッ
チ圧制御信号を油圧ユニット30に出力する。 第2図(a)において、油圧ユニット30について述べ
る。符号31は例えば自動変速機制御用のライン圧が供
給される油路であり、このライン圧が調圧弁32に導か
れる。調圧弁32はライン圧を供給する油路31と油路
33の連通を断続しながら油路33に常に一定のパイロ
ット圧を生じるものであり、この油路33がデユーティ
ソレノイド弁34に連通ずる。 デユーティソレノイド弁34は制御ユニット50からデ
ユーティ信号に応じ排圧制御することで、油路35にデ
ユーティ圧を生じる。クラッチ制御弁36にはデユーテ
ィ圧が作用すると共に、ライン圧油路31、油圧クラッ
チ27の油路37が連通しており、デユーティ圧により
油圧クラッチ27に給排油してクラッチ圧を生じ、これ
に応じたクラッチトルクを生じる。ここで、例えばデユ
ーティ信号のデユーティ比に対し、クラッチ圧は第2図
(b)のような特性となっており、デユーティ比が略零
でクラッチ圧が零になり、この状態からデユーティ比の
増大に応じてクラッチ圧も上昇する。なお、第2図の破
線はデユーティ圧の特性である。 第3図において、制御ユニット50について述べる。先
ず、回転数センサ40L、 40Rの左右前輪回転数N
FL、 NFRが入力する前輪速算出部51と、回転数
センサ41L、41Rの左右後輪回転数NRL、 NR
Rが入力する後輪速算出部52を有し、前輪速算出部5
1゜後輪速算出部52で前後輪速NF 、NRを、NF
 = (NFL+NFR) /2 NR= (NRL+NRR) /2 により算出する。前輪速算出部51.後輪速算出部52
の前後輪速NF 、NRは車輪速算出部53に入力し、
4輪平均の車輪速Nを、 N= (NF +NR) /2 により算出する。この車輪速Nは車速算出部54に入力
し、タイヤ径を加味して車速Vを算出する。 舵角センサ42の舵角λと車速算出部54の車速■は目
標トルク配分決定部55に入力し、舵角λ、車速■のパ
ラメータで後輪のトルク配分比を定める。 ここで、例えば後輪トルク配分比SRが第4図(a)の
ように設定されている。即ち、中速の舵角が比較的大き
い領域では、車両の口頭性重視のために後輪トルク配分
比SRが大きく設定されており、高速小舵角の領域は車
両の安定性重視のため後輪トルク配分比SRが小さく設
定されており、これ以外の領域では、後輪トルク配分比
SRが中間で回頭性重視と共に安定性を図ったものにな
っている。この目標トルク配分比決定部55の後輪トル
ク配分比SRと加速度センサ45の加速度Gは加速補正
部56に入力し、加速度Gが略零の場合は、定常走行と
みなして後輪トルク配分比SRの補正を行なわない。ま
た加速度Gを生じる加速時では、車両重量配分の変化に
対応するように後輪トルク配分比SRを補正する。 エンジン回転数センサ43のエンジン回転数N13とス
ロットル開度センサ44のスロットル開度θはエンジン
トルク算出部57に入力し、第4図(b)のトルク特性
に基づいてエンジントルクTeを定める。車輪速算出部
53の車輪速N、エンジン回転数Ne、および変速段セ
ンサ46の変速段G「はトルクコンバータ回転比算出部
58に入力し、車輪速Nや変速段G「により逆算してト
ルクコンバータ2の出力側であるタービン回転数Ntを
求め、トルクコンバータ2の入力側としてのエンジン回
転数Neとの回転比Rvを、 Rw=Nt/N。 により算出する、この回転比11はトルクコンバータト
ルク比算出部59に入力し、第4図(C)の特性により
トルク比Rtを求める。そしてエンジントルクTe、ト
ルクコンバータのトルク比Rt。 変速段G「はセンターデフ人力トルク算出部60に入力
し、センターデフ入力トルクTiを以下のように算出す
る。 Ti =Te −Rt −Gr 上記後輪トルク配分比SRとセンターデフ入力トルクT
iはクラッチ圧算出部61に入力して、クラッチトルク
TCと共にクラッチ圧Pcを求める。 ここで既に述べたようにフロント側トルクをTF。 リヤ側トルクをTRとすると、後輪トルク配分比SRは
、 SR=TR/(TF 十TR) で示される。従って、上述のフロント側配分比γ。 入力トルクTI、クラッチトルクTc 、ギヤ比にの式
を上式に代入すると、 TC=f(SR,Ti) になり、後輪トルク配分比SR,入力トルクTiの増大
に応じてクラッチトルクTcの値が大きくなる。また、
クラッチトルクTCとクラッチ圧PCの関係は油圧クラ
ッチ27を構成するクラッチ板の枚数、摩擦係数等のパ
ラメータにより固有の特性を持ち、第4図(d)に示す
ように Pc =g(Tc) で表わされる。そして、このクラッチ圧Pcは操作量設
定部62に入力し、第2図(b)の特性を用いて、クラ
ッチ圧pcに応じたデユーティ比の信号に変換して出力
するようになっている。 更に、トルクスプリット制御の解除に関して、解除条件
検出部63を有する。ここで、旋回時に後輪寄りトルク
配分にすることは望ましいが、それは特に旋回の前半で
あり、それ以降このトルク配分を継続すると車両スピン
を生じる可能性があり、旋回後の操舵性を損う等の恐れ
があるので、途中で解除する必要がある。そこで解除条
件検出部63には加速補正部56の出力と舵角λが入力
し、後輪寄りトルク配分による旋回開始後の時間τ、加
速補正部56からの後輪トルク配分比SRを検出し、所
定の時間Tと後輪トルク配分比Sに対してτ〉T、SR
>Sの条件成立の場合は、解除信号を出力する。また、
加速補正部56の出力側にはトルク配分比の補正部64
が付加され、解除信号の入力によりセンターデフ装置2
0によるイニシャルのトルク配分に戻すように補正する
。 次いで、このように構成されたトルクスプリット制御装
置の作用について述べる。 先ず、車両走行時に自動変速l13がドライブ(D)等
の走行レンジにシフトされると、エンジン1の動力がト
ルクコンバータ2を介し自動変速機3へ入力して変速動
力が出力し、この動力がセンターデフ装置11720の
キャリア24に伝達する。そしてリングギヤ22とサン
ギヤ21により車両の車輪に対する静的荷重配分に対応
して、前後輪側に例えば60:40のトルク配分比で振
り分けられる。リングギヤ22からの動力はりダクショ
ンギャ5,6゜フロントドライブ軸7.フロントデフ装
置8等を介して前輪10L、 10Rに、サンギヤ21
からの動力はリヤドライブ軸11.リヤデフ装置12等
を介して後輪14L、14Rにそれぞれ伝達するのであ
り、こうしてセンターデフ付のフルタイム4輪駆動走行
になる。 このときトルクスプリット装置25の油圧クラ・yチ2
7は、リダクションギヤ5,6とギヤ28.29とのギ
ヤ比により回転差を生じて回転し、後輪へのトルク移動
可能になっている。 一方、電子制御系の各センサで種々の情報が検出され、
これが制御ユニット50に入力する。そして目標トルク
配分比決定部55と加速補正部56で舵角λ、車速V、
および車体加速度Gにより走行条件が判断され、更に路
面μを検出することにより路面状態が判断され、これに
基づいて後輪トルク配分比SRが決定される。またセン
ターデフ入力トルク算出部60では、エンジントルクT
e 、変速段Or、更にエンジン回転数Ne、車輪速N
、および変速段Orによるトルクコンバータ2の回転比
IIおよびトルク比R
【を用いて入力トルクTiが算出
される。 そこで、通常の走行時には、目標トルク配分比決定部5
5において後輪トルク配分比SRが、第4図(a)のパ
ターンに基づいて舵角λと車速■から種々決定される。 即ち、センターデフ入力トルクが十分大きく例えば中速
の舵角が比較的大きい条件では、後輪トルク配分比SR
が大きく設定され、これに対応したデユーティ信号が出
力されることにより油圧ユニット30のデユーティ圧が
上昇され、さらに油圧クラッチ27の油圧が上昇され、
これに伴ない前輪側から後輪側への移動トルクが大きく
なり、多量のトルクが後輪側に移動して後輪トルク配分
の非常に大きい状態になる。これに対し、車速Vや舵角
λが小さくなると、それに応じて後輪トルク配分も少な
くなるのであり、こうして旋回状態に応じて後輪トルク
配分を可変にトルクスプリット制御される。このため、
4輪駆動での旋回時に前輪と後輪のタイヤのスリップが
、常に路面との摩擦係数を大きい状態に保ち、目標とす
る旋回半径に沿った確実な旋回を促す、また、第4図(
a)のパターンにおいて、より後輪へのトルク配分比を
大きく設定することにより積極的に車両の回頭性を向上
させることも可能であり、よりスポーティな走行が可能
となる。 また、特に直進時で車体加速度Gが略零の定常走行では
、目標後輪トルク配分比SRをセンターデフ装置1f2
0によるトルク配分比の4()%にホールドする。この
ためクラッチ圧算出部61では後輪移動トルク量が零で
あることから、クラッチ圧pc=0となる。従って、操
作量設定部62がらデユーティ比0%の信号が油圧ユニ
ット30のソレノイド弁34に入力し、デユーティ圧を
最大にしてクラッチ制御弁36により油圧クラッチ27
をドレンすることになり、これにより油圧クラッチ27
の油圧とトルクは零になる。こうしてかかる走行条件で
は、油圧クラッチ27が不作動で、センターデフ装置2
0によるトルク配分のみで、車体荷重配分に対応したイ
ニシャルのトルクスプリット制御になる。 一方、加速度Gが出力する加速走行において、直進また
は旋回の場合にその加速度G、即ち車体荷重の後方移動
に応じて、加速補正部56で後輪トルク配分比SRを増
大するように補正する。このなめ、クラッチ圧Pcは加
速度Gが零の通常走行時より大きい値になり、これに応
じたデユーティ信号がソレノイド弁34に入力し、クラ
ッチ制御弁36により油圧クラッチ27に給油してクラ
ッチ圧を生じる。そこで、フロントドライブ軸7へのト
ルクの一部が油圧クラッチ27によりリヤドライブ軸1
1に移動して加算され、後輪側トルクを増すようになる
。こうしてこの走行条件では、車体荷重の後方移動に応
じて後輪トルク配分をより多くするようにトルクスプリ
ット制御されトラクションの向上を促す。また、センタ
ーデフ入力トルクTiが略零の時は、後輪トルク配分比
SRがいかなる状態でもクラッチ圧が零となることは言
うまでもなく、これによりタイトコーナブレーキング現
象は回避される。 以上述べたトルクスプリット制御のパターンをまとめる
と、以下の表のようになる。 表 更に、上記旋回時に油圧クラッチ27により後輪にトル
ク移動して後輪寄りのトルク配分にトルクスプリット制
御されると、これが解除検出部63で検出されてタイマ
セットする。そして旋回開始後、後輪トルク配分比SR
が設定値S以上であり、かつ旋回開始からの時間τが設
定時間Tを経過すると解除信号が補正部64に入力する
。このため、補正部64は後輪トルク配分比SRをセン
ターデフ装置20により決まるイニシャルの値とするよ
うに作用し、クラッチ圧Pcが零になってトルクスプリ
ット制御は解除され、イニシャルのトルク配分状態に戻
るのである。 以上本発明の一実施例について述べたが、トルク配分比
の補正部は他の目的にも使用できる。 【発明の効果】 以上述べてきたように、本発明によれば、センターデフ
付4輪駆動車において、定常、加速、旋回の走行条件で
アクティブトルクスプリット制御するので、4輪駆動の
性能を最大に発揮した最適な動力性能が得られる。 旋回時に旋回状態に応じた後輪寄りトルク配分のトルク
スプリット制御で、口頭性が向上する。 また、4輪駆動で目標とする旋回範囲に沿い正確に旋回
することが可能になり、旋回性が大幅に向上し、安全性
も確保される。 上記旋回時の後輪寄りトルク配分はそれが必要な前半の
みで後半は解除されるので、トルクスプリット過多によ
る車両スピンが防止され、操舵性も良くなる。また、ス
プリットクラッチの使用時間が短縮して熱による損失が
少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のトルクスプリット制御装置の実施例の
概略を示す構成図、 第2図(a)は油圧ユニットの回路図、(b)は同油圧
特性図、 第3図は制御ユニットのブロック図、 第4図は各種の特性図である。 20・・・センターデフ装置、25・・・トルクスプリ
ット装置、27・・・油圧クラッチ、30・・・油圧ユ
ニット、50・・・制御ユニット、55・・・目標トル
ク配分比決定部、56・・・加速補正部、61・・・ク
ラッチ圧算出部、62・・・操作量設定部、63・・・
解除条件検出部、64・・・トルク配分比補正部 特許出願人    富士重工業株式会社代理人 弁理士
  小 橋 信 浮 量  弁理士  村 井   進 (b) ニジ巳°ニ凹暫i又Ne 第4図 (C) (d) AQ−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 駆動系の途中に所定のトルク配分で動力を前後輪に振り
    分けるセンターデフ装置を備え、上記センターデフ装置
    にクラッチトルク可変のスプリットクラッチを有するト
    ルクスプリット装置をバイパスして連設する4輪駆動車
    において、 種々の情報を検出するセンサ,上記センサの信号を入力
    して処理する制御ユニットを有し、上記制御ユニットの
    クラッチ制御信号で上記スプリットクラッチのトルクと
    共に前後輪へのトルク配分を制御するように回路構成し
    、 上記制御ユニットは、舵角,車速および車体加速度の要
    素で定常,加速,旋回の各走行条件を判断して目標トル
    ク配分比を定めるトルク配分比決定部,トルク配分比に
    よるトルク移動量に応じてクラッチトルクを定めるクラ
    ッチトルク算出部,クラッチトルクに応じてクラッチ制
    御信号を出力する操作量設定部,後輪寄りトルク配分の
    旋回を検出する解除条件検出部,後輪寄りトルク配分の
    旋回開始後少なくとも所定時間経過後に目標トルク配分
    比を前輪寄りに補正する補正部を有し、旋回時の後輪寄
    りトルク配分を途中で解除するようにトルクスプリット
    を制御することを特徴とする4輪駆動車のトルクスプリ
    ット制御装置。
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