JPH0596970A

JPH0596970A - 後輪差動制限装置の制御装置

Info

Publication number: JPH0596970A
Application number: JP12303791A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsuno; 浩二松野; Kazuya Morota; 和也諸田; Satoru Watanabe; 了渡辺; Kiminaga Shirakawa; 公永白川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1993-04-20
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JP3055709B2

Abstract

(57)【要約】【目的】後輪差動制限装置に多板クラッチを用いた左
右後輪のトルク配分制御において、車速やアクセル操作
に対して差動制限トルクを最適に制御して、旋回性、加
速性、安定性等を向上する。【構成】車速の中速域ないし高速域で差動制限トルク
を増大関数的に設定する第１の差動制限トルク設定手段
５２と、スロットル開度及びスロットル開閉速度に応じ
各別に設定したものを加算して差動制限トルクを算出す
る第２の差動制限トルク設定手段５５と、差動制限トル
クに応じたデューティ信号を出力するデューティ比変換
手段５３とを備え、差動制限トルクを車速の中、高速域
で可変制御してこの領域の安定性等を向上し、且つスロ
ットル開度とスロットル開閉速度のパラメータで緩、急
の加、減速状態を適確に判断し、これらの走行条件で差
動制限トルクを最適制御して加速性、制動性等を向上す
る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のリヤディファレ
ンシャルに装備される後輪差動制限装置の差動制限トル
クを、各運転走行の条件に応じて制御する制御装置に関
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。例
えば、２輪駆動のＦＦ車、ＦＲ車は、４輪駆動の４ＷＤ
車に比較して悪路でスリップを生じ易い。また、ＦＦ車
では、旋回中にアクセルペダルを踏込んで加速すると前
輪の横力が減少してドリフトしアンダステアの傾向にな
り、アクセルペダルを離して減速すると前輪にエンジン
ブレーキがかかってコーナリングフォースの増加をもた
らす結果タックイン現象を生じる。ＦＲ車では旋回中に
スロットルオンすると、後輪の横力が減少して横すべり
を生じオーバステアの傾向になる。一方、４輪駆動の４
ＷＤ車では、４輪を駆動することで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、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４ＷＤ車が大幅に普及している。

【０００３】ところで、上記４ＷＤ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できる。即
ち、旋回初期、車線変更時の応答が良く、低速旋回時に
タイトコーナーブレーキング現象を生じないように操縦
性能を向上し、旋回時のスロットルオン、オフ時の車両
姿勢を保つように方向安定性を向上し、横風等の外乱に
対する直進安定性を向上し、制動時にＡＢＳ制御を効果
的に作用すること等の性能が期待されている。そこでこ
のような運動性能を満たすため、前後輪や影響の大きい
左右後輪のトルク配分を、種々のパラメータを用いて可
変制御することが提案されている。

【０００４】従来、上記左右後輪のトルク配分の制御装
置は、リヤディファレンシャルに差動制限装置を装着
し、差動制限トルクを必要に応じて付与するように構成
されている。この場合の差動制限装置として、トルク感
応の機械式は、アクセル操作に応じて差動制限トルクを
生じることで、駆動力を有効に伝達でき、直進の安定性
を向上できるが、旋回中のスロットルオン、オフの際に
操舵感に直接影響して操縦性を損う。回転差感応のビス
カスカップリング式は、上記旋回中のスロットルオン、
オフに伴う影響を受けないため操縦性を良好に確保する
ことができ、同時に片輪のスリップも防止できるが、任
意に差動制限トルクを可変制御することはできない。こ
の点で、多板クラッチ式のものは、差動制限トルクを任
意に可変制御して、操縦性、走破性以外の性能も向上す
ることが可能になる。

【０００５】そこで、後輪差動制限装置に多板クラッチ
を用いて電子制御するものに関しては、従来以下の先行
技術がある。特開昭６２−１７８４３４号公報では、車
速が所定値以上で舵角が所定値以下の高速直進走行時に
差動制限トルクを増大して、走行安定性を向上すること
が示されている。特開昭６１−１０２３２１号公報で
は、アクセル踏込み量により加速状態を検出し、アクセ
ル踏込み量に応じて差動制限トルクを増大関数的に制御
して加速時の加速性能を向上し、低負荷時の旋回性を向
上する。また、アクセル踏込み量の微分値を求めて制御
することで、差動制限装置の動作の応答性を向上するこ
とが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術の前者のものにあっては、高速時に差動制限トルクを
オン、オフ的に制御する方式であるから、特に中速域で
のトルク配分制御による効果を得ることができない。後
者のものにあっては、アクセル踏込み量により加速状態
を検出して制御しているが、ドライバの意志はこれ以外
に踏込み速度、減速時の開放速度も考慮する必要があ
り、この点で不充分である。

【０００７】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、後輪差動制限装置に多板クラッチを用いた左右後輪
のトルク配分制御において、車速やアクセル操作に対し
て差動制限トルクを最適に制御し、旋回性、加速性、安
定性等を向上することを目的とする。

【０００８】

【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、左右後輪のリヤディファレンシャルに多
板クラッチの差動制限装置を備え、この差動制限装置の
差動制限トルクを電子的に制御する制御系において、車
速の中速域ないし高速域で差動制限トルクを増大関数的
に設定する第１の差動制限トルク設定手段と、スロット
ル開度及びスロットル開閉速度に応じ各別に設定したも
のを加算して差動制限トルクを算出する第２の差動制限
トルク設定手段と、差動制限トルクに応じた信号を出力
する変換手段とを備えるものである。

【０００９】

【作用】上記構成に基づき、車両走行時にリヤディファ
レンシャルの差動制限装置の差動制限トルクは、車速の
中、高速域で可変制御されることで、この領域でアンダ
ステアが適切に付加されて安定性等を向上する。また、
スロットル開度とスロットル開閉速度のパラメータで
緩、急の加、減速状態が適確に判断され、これらの走行
条件で差動制限トルクが最適制御されて、加速性、制動
性等を向上するようになる。

【００１０】

【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。

【００１１】リヤディファレンシャル１１はベベルギヤ
式であり、このリヤディファレンシャル１１の例えばデ
フケース１１ａと一方のサイドギヤ１１ｂとの間に、差
動制限装置として油圧多板式リヤクラッチ２８がバイパ
スして付設されている。そして、リヤクラッチ２８の差
動制限トルクＴｄが零の場合は左右後輪１３Ｌ，１３Ｒ
に等しくトルク配分し、所定の差動制限トルクＴｄを生
じるとこのトルクＴｄの分だけ高速輪から低速輪にトル
ク移動し、最も大きい差動制限トルクＴｄでデフロック
する場合は左右後輪１３Ｌ，１３Ｒにかかる車重Ｗと路
面摩擦係数μとの積Ｗ・μに応じてトルク配分するよう
になっている。

【００１２】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。一方、上記センターディファレン
シャル２０には、差動制限装置として油圧式多板センタ
ークラッチ２７が付設されている。このセンタークラッ
チ２７は、例えばセンターディファレンシャル２０の直
後方でドラム２７ａをキャリヤ２４に、ハブ２７ｂをリ
ヤ駆動軸６にそれぞれ結合して同軸上に配置される。

【００１３】このセンターディファレンシャル２０の構
成により、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
分で分けて伝達する。また、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２１，２
２と２つのピニオンギヤ２３ａ，２３ｂとの４つのギヤ
噛合いピッチ円半径で自由に設定されることになる。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。

【００１４】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センタークラッチ２７が、ド
ラム２７ａ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。

【００１５】次に、センタークラッチ２７とリヤクラッ
チ２８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３
０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、センタークラッチ油圧制御
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
てセンタークラッチ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、センタークラッ
チ２７の差動制限トルクＴｃを可変制御する。また、リ
ヤクラッチ油圧制御手段３２’は同様に油路３３，３８
と連通したクラッチ制御弁３４’とソレノイド弁４０’
を有し、ソレノイド弁４０’のデューティ圧Ｐｄにより
リヤクラッチ２８の差動制限トルクＴｄを可変制御する
ようになっている。

【００１６】図１において、特に左右後輪トルク配分の
電子制御系について説明する。先ず、入力情報として、
左右後輪１３Ｌ，１３Ｒの車輪速ＮＬ，ＮＲを検出する
車輪速センサ４１Ｌ，４１Ｒ、車体前後加速度の前後Ｇ
を検出する前後Ｇセンサ４２、アクセル踏込み量に応じ
たスロットル開度θを検出するスロットル開度センサ４
３を有する。

【００１７】制御ユニット５０は車輪速ＮＬ，ＮＲと前
後Ｇとが入力する車速算出部５１を有し、車輪速ＮＬ，
ＮＲと前後Ｇを積分した速度により車輪のグリップとス
リップを判断して、４ＷＤ車の車速Ｖを常に正確に算出
する。この車速信号は差動制限トルク設定部Ｉ５２に入
力し、図３（ａ）のマップに基づいて差動制限トルクＴ
ｄを設定する。このマップは低速域でアンダステアを低
減し、旋回時のブレーキング現象を防止するため差動制
限トルクＴｄが零に定められ、高速域で安定性を向上す
るため差動制限トルクＴｄが一定の高い値に定められ
る。また、中速域では車速に応じて差動制限トルクＴｄ
を増大関数的に定め、アンダステアを適切に付加して操
舵や走行に対する安定性の向上を図るようになってい
る。このトルク信号はデューティ比変換部５３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。

【００１８】またドライバの意志のアクセルワークに対
して正確に加、減速状態を検出するため、スロットル開
度θが入力するスロットル開閉速度算出部５４を有す
る。スロットル開閉速度算出部５４はスロットル開度θ
を時間微分してスロットル開速度ｄθ／ｄｔと閉速度−
ｄθ／ｄｔを算出するのであり、これらのスロットル開
度θとスロットル開閉速度±ｄθ／ｄｔが差動制限トル
ク設定部ＩＩ５５に入力し、スロットル開度θに対して
は図３（ｂ）のマップ、スロットル開閉速度±ｄθ／ｄ
ｔに対しては図３（ｃ）のマップに基づいてそれぞれ差
動制限トルクＴｄ１，Ｔｄ２を設定する。ここで、スロ
ットル開度θの小さい領域では旋回性を確保し、大きい
領域では車両挙動の安定性を向上することが望まれ、こ
の点で（ｂ）のマップはスロットル開度θに対して差動
制限トルクＴｄ１が零から徐々に増大し、大きい領域で
急増するように定められている。また、（ｃ）のマップ
は、急激なアクセルワークの際の性能を向上するため、
開速度ｄθ／ｄｔと閉速度−ｄθ／ｄｔに対して差動制
限トルクＴｄ２が、いずれも所定の開、閉速度以降増大
関数的に定められ、更に減速時のタイヤロックを防止す
るために閉速度−ｄθ／ｄｔのトルク変化の方が大きく
定められる。そして、上記スロットル開度θで決まるト
ルクＴｄ１と、スロットル開閉速度±ｄθ／ｄｔで決ま
るトルクＴｄ２とを加算して両者の合計差動制限トルク
Ｔｄを算出し、このトルク信号をデューティ比変換部５
３に入力する。更に、左右後輪１３Ｌ，１３Ｒの車輪速
ＮＬ，ＮＲが入力するスリップ判定部５６を有し、車輪
速ＮＬ，ＮＲの差ΔＮが設定値以上の場合はスリップ判
断し、デューティ比変換部５３でデューティ比Ｄを強制
的に差動制限トルクＴｄが最大の例えば０％に設定する
ように構成されている。

【００１９】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
トルク配分が後輪偏重に設定されているため、このトル
ク配分でキャリヤ２４と第２サンギヤ２２に分配して動
力が出力される。このとき、センタークラッチ２７が解
放されていると、上記基準トルク配分で更に前後輪側に
動力伝達して４輪駆動でありながらＦＲ的になって、旋
回性、操縦性が良好になり、センターディファレンシャ
ル２０がフリーになって、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。また、油圧制御手
段３２によりセンタークラッチ２７に差動制限トルクＴ
ｃを生じると、差動制限トルクＴｃに応じて第２サンギ
ヤ２２とキャリヤ２４の間で更にバイパスしてトルク移
動し、後輪偏重から直結時の車重配分に応じた前輪偏重
のトルク配分に可変制御されて、前輪または後輪のスリ
ップ等が防止され、且つセンターディファレンシャル２
０の差動制限で有効に動力伝達して脱出、走破性、安定
性等が向上するようになる。

【００２０】上記センターディファレンシャル２０とセ
ンタークラッチ２７によりトルク配分して後輪側に伝達
する動力はリヤディファレンシャル１１に入力し、この
リヤディファレンシャル１１とリヤクラッチ２８により
更に左右後輪１３Ｌ，１３Ｒにトルク配分制御して伝達
される。即ち、リヤクラッチ２８が解放すると、リヤデ
ィファレンシャル１１がフリーになり、且つその歯車諸
元により図４の点Ｐ１のように等トルク配分される。ま
た、油圧制御手段３２’によりリヤクラッチ２８に図４
のように差動制限トルクＴｄを生じると、リヤディファ
レンシャル１１の差動制限でグリップ車輪に有効に動力
伝達され、且つ差動制限トルクＴｄに応じて高速輪から
低速輪にトルク移動し、デフロックの直結時は図４の点
Ｐ２のように左右後輪１３Ｌ，１３Ｒの車重配分に応じ
て不等トルク配分される。

【００２１】一方、上述のようにトルク配分可変制御し
て４輪駆動走行するとき制御ユニット５０では、車輪速
ＮＬ，ＮＲと前後Ｇにより車速Ｖが正確に算出され、且
つスロットル開度θとスロットル開閉速度±ｄθ／ｄｔ
によりドライバのアクセル操作に応じた加、減速状態が
適確に判断されている。そこで、車速Ｖが変化する場合
について説明すると、低速域では図３（ａ）のマップに
より差動制限トルクＴｄが零に設定され、これに応じた
デューティ信号がソレノイド弁４０’に出力して制御さ
れるため、リヤディファレンシャル１１はフリーの状態
になって旋回性等が良好に確保され、大転舵時のブレー
キング現象が防止される。また、車速Ｖが増加するとこ
れに伴って車両の安定性が低下する傾向になるが、中、
高速域では車速Ｖの増加に伴って差動制限トルクＴｄが
増大制御されるようになり、このためアンダステアが順
次増して、操舵に対するしっかり感、応答性、車線変更
時の車両挙動の収まりが良くなる。更に、高速走行、横
風等の外乱を受けた際の安定性が向上し、差動制限トル
クＴｄにより左右後輪１３Ｌ，１３Ｒに有効に動力伝達
し大きい駆動力が確保されて走破性等を向上する。

【００２２】次に、アクセル操作が変化する場合につい
て説明すると、スロットル開度θとスロットル開閉速度
±ｄθ／ｄｔにより緩、急の加、減速状態に応じて差動
制限トルクＴｄが可変制御される。即ち、図３（ｂ），
（ｃ）のマップにより低負荷では差動制限トルクＴｄが
零に制御されて、車速Ｖの場合と同様に旋回性等が確保
される。一方、緩加速時にはスロットル開度θのみによ
り差動制限トルクＴｄ１が制御され、特に全開付近では
増大制御されて、安定性、大きい車輪駆動力が確保され
る。この加速状態でスロットル開速度ｄθ／ｄｔの大き
い急加速時には、更にこの場合の差動制限トルクＴｄ２
が加算して制御され、このため車輪スリップが防止され
てトラクションを向上し、車輪駆動力の増大で加速性を
向上する。減速時おいてスロットル閉速度−ｄθ／ｄｔ
が大きくて急ブレーキするような場合は、直ちに差動制
限トルクＴｄ２が増大制御される。このため、タイヤロ
ックが生じ難くなり、左右後輪１３Ｌ，１３Ｒにエンジ
ンブレーキが有効に効いて制動性能を向上するようにな
る。更に、左右車輪速ＮＬ，ＮＲの回転差で左右後輪１
３Ｌ，１３Ｒの一方のスリップが判断されると、デュー
ティ比最小の信号がソレノイド弁４０’に出力し、リヤ
クラッチ２８の差動制限トルクＴｄが強制的に最大に制
御されてデフロックするのであり、これにより容易に悪
路から脱出することが可能になる。

【００２３】以上、本発明の実施例について説明した
が、ＦＲ車にも適応できる。差動制限トルクの設定マッ
プは実施例のみに限定されない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
後輪差動制限装置に多板クラッチを用いた左右後輪のト
ルク配分制御において、車速に対しては中速域でも差動
制限トルクを可変制御するので、この中速域の車両安定
性、走破性を向上できる。アクセル操作に対してはスロ
ットル開度とスロットル開閉速度をパラメータにするの
で、ドライバの意志に応じて緩、急の加、減速状態を適
確に判断することができる。スロットル開度とスロット
ル開閉速度でそれぞれ決まるトルクを加算して差動制限
トルクを制御するので、緩、急の加、減速時に最適制御
することができ、アクセル制御性が向上する。スロット
ル閉速度に対しては差動制限トルクが大きく制御される
ので、制動性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の後輪差動制限装置の制御装置の実施例
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】車速、スロットル開度及びスロットル開閉速度
に対する差動制限トルクのマップを示す図である。

【図４】左右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】

１１リヤディファレンシャル１３Ｌ，１３Ｒ後輪２８リヤクラッチ３２’ リヤクラッチ油圧制御手段５０制御ユニット５２，５５差動制限トルク設定部５３デューティ比変換部５４スロットル開閉速度算出部

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右後輪のリヤディファレンシャルに多
板クラッチの差動制限装置を備え、この差動制限装置の
差動制限トルクを電子的に制御する制御系において、車
速の中速域ないし高速域で差動制限トルクを増大関数的
に設定する第１の差動制限トルク設定手段と、スロット
ル開度及びスロットル開閉速度に応じ各別に設定したも
のを加算して差動制限トルクを算出する第２の差動制限
トルク設定手段と、差動制限トルクに応じた信号を出力
する変換手段とを備えることを特徴とする後輪差動制限
装置の制御装置。
【請求項２】上記スロットル開閉速度に応じた差動制
限トルクは、開速度と閉速度毎に設定し、閉速度の方の
トルク変化を大きく定めることを特徴とする請求項１記
載の後輪差動制限装置の制御装置。