JPS6259125A - ４輪駆動車の伝達トルク制御装置 - Google Patents

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、４輪駆動車の伝達トルク制御手段に関する。

（従来の技術） ４輪駆動車としては、例えば実開昭５６−１２２６３０
号公報に示されているようにエンジン、トランスミッシ
ョン等からなるパワープラントに直接接続された第１駆
動軸と、パワープラントにクラッチ機構等の動力伝達手
段を介して接続された第２駆動軸とを備え、上記クラッ
チ機構の締結と解除を制御することによって、２輪駆動
と４輪駆動の切換えを行なうことができるものが知られ
ている。

４輪駆動車における前後輪へのトルク配分比の調整は、
例えば上述の２輪駆動と４輪駆動の切換えを行なうクラ
ッチ機構の締結力を調節し、このクラッチ機構の伝達ト
ルク量を制御することによって行なうことができる。

（発明が解決しようとする問題点） 元来、４輪駆動車は、タイヤに生じる摩擦力をフルに活
かして駆動を行ない、高い駆動効率を達成しようとする
ものであるが、この４輪駆動車においても、いずれかの
タイヤにスリップが生じると、駆動効率が低下し、かつ
走行が不安定になる、という問題がある。

本発明の目的は、スリップ限界を高めることができ、駆
動効率を向上させ、走行安定性を向上できる４輪駆動車
の伝達トルク制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、パワープラントからのトルクを前後輪にそれ
ぞれ伝達するトルク伝達径路の少なくとも一方に、トル
ク伝達量可変の動力伝達手段が設けられ、この動力伝達
手段を可変制御して前後輪へのトルク配分を制御する４
輪駆動車の伝達トルク制御装置において、前記動力伝達
手段のトルク伝達量を変化させ前後輪のトルク配分比を
制御する制御手段と、前後輪のスリップ状態を検出する
スリップ検知手段と、を備えており、前記制御手段は、
前記スリップ検知手段からの信号に応じてスリップ率の
小さい方にトルク配分が大きくなるようにトルク配分比
を制御する手段を有することを特徴とする。

（作用） 本発明においては、スリップ率の小さい方のトルク配分
を大きくしているので、スリップ率が均等化し、すなわ
ち、４輪金体にほぼ同等のスリップが生じるようになり
、４輪金体のスリップ限界が高まる。

（発明の効果） 本発明においては、スリップ検知手段からの信号に応じ
てスリップ率の小さい方にトルク配分が大きくなるよう
にトルク配分比を制御しているので、スリップ限界が高
まり、駆動効率が向上し、走行安定性が向上する。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施例に
よる４輪駆動車の伝達トルク制御装置について説明する
。

第３図および第４図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。第３図において、符号１はパワープラントを示し
、このパワープラント１はエンジンおよびトランスミッ
ション等からなっている。

このパワープラント１の出力軸２には、歯車列３を介し
てフロント側プロペラシャフト４が連結されているとと
もに、動力伝達手段である油圧式可変クラッチ５を介し
てリヤ側プロペラシャフト６が接続されている。フロン
ト側プロペラシャフト４はファイナルギヤユニット７を
介して前輪８にリヤ側プロペラシャフト６はファイナル
ギヤユニット９を介して後輪１０にそれぞれ接続されて
いる。以上の構成において、クラッチ５へ加える作動油
の圧力を変化させて、クラッチ５の伝達トルク量を変化
させ、これにより前後輪のトルク配分比を調整する。

第３．４図の伝達トルク制御装置に右いては、前後輪の
回転速度差に応じてトルク配分率を一定にしており、以
下、この原理について説明する。

（トルク配分率を一定にする原理） まず、リヤ側に上記動力伝達手段を設け、パワープラン
ト出力トルクをＴｐ％フロントおよびリヤ側トルクをそ
れぞれＴｆ％’ｒｒ％目標リヤトル　　　　Ｉり配分率
をＵとすると、次のような式が成り立つ。　　　□Ｔｐ
＝Ｔｒ＋Ｔ、　　　　　　　・・・・・・（１）Ｔ、　
＝　ｕ　Ｔ、　　　　　　　　　・・・・・・（２）ま
た、フロントおよびリヤ駆動力をそれぞれＦ、、ｐ、、
フロントおよびリヤタイヤスリップ比をＳ　ｆ　、ｓｒ
　％フロントおよびリヤタイヤ角速度をω２、１、フロ
ントおよびリヤ接地荷重をω Ｎ　ｔ　ｓ　Ｎｒ　ｓフロントおよびリヤタイヤ動的有
効半径をＲｆ　ｓ　Ｒｒ　ｓ左右を平均してのフロント
およびリア車体速度をＶ　ｆ　、ｖｒ　％駆動係数をμ
、タイヤのスリップ特性により決る定数をｋとすると、
次の式が成り立つ。なお、上記、駆動係数μ、定数には
第９図に示すような使用するタイヤ固有のスリップ特性
から求められる値で μ＝Ｆ／Ｎ　（Ｆ　；駆動力、Ｎ；接地荷重）ｋ＝μ／
Ｓ（Ｓ；スリップ率） である。

Ｆ、＝μＮ　ｒ　＝　ｋ　Ｓ　ｒ　Ｎ　ｒ　　・・・・
・・（４）Ｆ、＝μＮ、＝ｋ　Ｓ、Ｎ、　　・・・・・
・（５）更に、フロントおよびリヤギヤ比（ペロペラシ
ャフト／ハーフシャフト）をＧ　ｒ　、ｃｒ　％フロン
トおよびリヤ側のペロペラシャフトの各速度をｎｔ　Ｓ
ｎｒ　とそれぞれすると、トルクと角回転速度の関係は
、次の式で表わすことができる。

ｎｒ　＝Ｇｙ　Ｑ）ｔ　　　　　　　　＝−（１０）ｎ
ｒ＝ＧｒｔＩＪ、・旧・・（１１） 式（４）、（６）、（８）、（１０）から・・・・・・
（１２） 式（５）、（７）、（９）、（１１）から式（１２）か
ら ・・・・・・（１４） 式（１３）から ・・・・・・（１５） フロントとリヤの車体速度比ｔは、 で表わすことができる。式（１４）、（１５）、（１６
）から・・・・・・（１７） リヤトルクと各回転速度との関係は、式（３）、（１７
）から次のように表わすことができる。

、’、Ｔｒ　＝ ・・・・・・　（１８） リヤトルクと前後輪の回転速度差をΔｎの関係は次のよ
うに示すことができる。

Δｎ＝ｎｆ−ｎｒ　　　　　・・・・・・（１９）、’
、ｎｒ＝ｎｒ　−Δｎ　　　　・・・・・・（２０）式
（１８）、（２０）より 従って、車両の走行条件（例えば車速やコーナリング）
に応じて予め設定した目標リヤトルク配分率Ｕを一定と
するには、前後輪回転速度差Δｎ１フロント側プロペラ
シャフト角速度ｎｒ　および車体速度比ｔを測定し、上
記式（２１）にあてはめ、リヤ側トルクＴｒ　を得られ
た値とすればよい。なお、舵角を一定にした場合、およ
び車速を一定にした場合の上記式（２１）から得られた
リヤ側トルクＴ。

と回転速度差Δｎの関係を第１図、第２図に示した。

なお、前輪の間隔をｂｌ、後輪の間隔をｂ２、前後輪の
間隔を！、転舵状態の内側の前輪の舵角をα１、外側の
前輪の舵角をα２、回転中心から内側および外側の前輪
および内側および外側の後輪への距離をそれぞれＲ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ−とすると、車体速度比ｔは次のように
表わすことができる。

ｔａｎα凰ｔａｎα２ 従って、舵角がわかれば、車体速度比ｔは知ることがで
きる。

以上のようにして、前後輪の回転速度差に応じてリヤ側
トルクを制御し、トルク配分率を一定にできる。

次に、第４図を参照しつつ、上記クラッチ５のための油
圧制御系について説明する。図に示すように、油タンク
１１内の作動油は、ポンプ１２によって吸い上げられ、
所定の圧力で吐出され、油圧制御弁１３を介して、クラ
ッチ５の作動油室５ａに供給される。油圧制御弁１３は
、制御ユニット１４で制御されて、その作動油圧が調整
される。これによって、クラッチ５の作動油室５ａへの
作動油の圧力が調整され、クラッチ５の締結力が制御さ
れる。

上記制御ユニット１４には、車速を検出し、車速信号Ｓ
ｖを出力する車速センサ１５、舵角を検出し、舵角信号
Ｓαを出力する舵角センサ１６、およびフロント側およ
びリヤ側プロペラシャフト４．６の回転速度差Δｎを検
出し、速度差信号ＳΔ、を出力する速度差センサ１７が
接続されている。なお、上記車速センサ１５としては、
フロント側プロペラシャフト４の回転速度を検出する回
転速度センサを用いることができる。また、回転速度差
Δ７を求めるには、上記速度差センサを用いずに、リヤ
側プロペラシャフト６の回転速度を検出する回転速度セ
ンサを制御ユニット１４に接続し、該制御ユニットで演
算するようにしてもよい。

制御ユニット１４は、上記３つの信号ＳＶ％Ｓαおよび
ＳΔ、を入力し、第６図および第７図に示されているよ
うな予め記憶している第１および第２の制御マツプＭ、
　、Ｍ、を読み出し、この制御マツプＭ、　、Ｍ２　に
従い制御電流ｉを油圧制御弁１３に供給する。これらの
第１および第２制御マツプＭ１　および　Ｍ２　は、第
１図および第２図に示された特性図に基づいて定められ
たものであり、縦軸が制御電流１を、横軸が回転速度差
Δ７を示している。第１制御マツプＭ１　　は直進時用
のものであり、車速か速くなるにつれて回転速度差大側
に移動する複数本の制御線βＩ　、１２　、ｊ！３を備
えている。一方、第２制御マツプＭ２　は、転舵時用の
ものであり、舵角が大きくなるにつれて回転速度差大側
に移動する複数本の制御線１４　、Ｒ３、Ｒ１６を備え
ている。

次に、上記伝達トルク制御装置の作動について説明する
。

制御ユニット１４は、各センサ１５．１６．１７から車
速信号ＳＶ％舵角信号Ｓαおよび回転速度差信号ＳΔ７
を入力し、舵角信号Ｓαから直進状態か転舵状態かを判
断し、直進状態のときには第１制御マブプＭ１　を、転
舵状態のときには第２制御マツプＭ２　をそれぞれ読み
出す。まず、直進状態のときの制御について説明すると
、上記車速信号Ｓｖ　に応じて第１制御マツプＭ１　か
ら適切な制御線β１、！２またはｌ、を選択し、回転速
度差信号ＳΔゎをこの制御線に照して制御電流１を決定
する。この制御電流ｉは、油圧制御弁１３に供給され、
この油圧制御弁１３は、この制御電流ｉに応じて、該電
流ｌに比例した圧力Ｐの作動油をクラッチ５に供給する
。クラッチ５は、この作動油の圧力Ｐに応じた圧力で締
結され、その締結圧力に比例したトルクＴ、リヤ側プロ
ペラシャフト６に伝達する。

一方転舵状態のときには、上記舵角信号Ｓαに応じて第
２制御マツプから適切な制御線１．．１゜または１６を
選択し、回転速度差信号ＳΔ、をこの制御線に照して制
御電流ｉを決定し、以下、上記と同様の制御を行なう。

以上により、回転速度差Δ。を知って、後輪のトルク配
分率Ｕを車速に従い定めされた値に維持ひる。また、上
記制御は、制御マツプを用いて制御電流ｉを求める形式
のものについて説明したが、演算によって求める形式％
式％ 次に、本発明においては、前後輪のスリップ状態を検出
し、スリップ率の小さい方にトルク配分が大きくなるよ
うにトルク配分比を制御している。

第４図に基づいて説明すると、前後輪のスリップ状態を
検出するスリップ検知センサ２５を設け、制御ユニット
１４は、スリップ検知センサ２５からの信号に応じてス
リップ率の小さい方にトルク配分が大きくなるようにト
ルク配分比を制御している。これにより、スリップ限界
を高めており、以下、これについて詳細に説明する。

第５図において、車両２６は、第３図と同様の構成であ
だ、すなわち、車両２６の動力装置２７は、第３図のパ
ワープラント１、出力軸２、歯車列３、油圧式可変クラ
ッチ５を含んでおり、動力装置２７からのフロント側プ
ロペラシャフト４、リヤ側プロペラシャフト６は、それ
ぞれ、前輪８、後輪１０に接続されている。前輪８の前
輪回転数Ｎｐ及び後輪１０の後輪回転数ＮＩＩの信号は
、制御ユニット１４に供給されており、タイヤのスリッ
プ状態を検出するための第５輪２８の基準回転数Ｎ０の
信号が、制御ユニット１４に供給されている。

そして、制御ユニット１４は、前輪回転数Ｎｐ及び基準
回転数Ｎ。、後輪回転数Ｎ１及び基準回転数Ｎ０　に基
づいて、それぞれ前輪のスリップ状態、後輪のスリップ
状態を求め、両スリップ状態に応じて動力装置２７を制
御し、スリッ゛プ率の小さい方にトルク配分が大きくな
るようにトルク配分比を制御する。

上記の制御ユニット１４の作用を第１０図のフローチャ
ートに基づいて説明すると、スタート１００で始まり、
ステップ１０２で、前輪回転数Ｎ、及び基準回転数Ｎ０
　に基づいて前輪スリップ状態ΔＳｐを求め、ステップ
１０４で、後輪回転数Ｎｍ及び基準回転数Ｎ０　に基づ
いて後輪スリップ状態△Ｓ１を求め、ステップ１０６に
進む。ステップ１０６において、ΔＳ、−△Ｓｐ＞０で
あ　　　：ると（前輪スリップ状態が小さい）、ステッ
プ１°８″前輪”１７））７１１ａａ分を増大１・”′
）′１１１０に進み、また、ステップ１０６において、
　　　　１ΔＳ、−ΔＳｐ　≦０であると（後輪スリッ
プ状態　　　□が小さい）、ステップ１１２で後輪への
トルク配分を増大し、エンド１１０に進む。

以上のようにして、スリップ率の小さい方にトルク配分
が大きくなるようにトルク配分比を制御　　　：して、
スリップ限界を高めている。

また、上記実施例においては、フロント側プロペラシャ
フト４をパワープラント１の出力軸２に常に連結させ、
リヤ側プロペラシャフト６と出力軸２の間にクラッチ５
を設けたものについて説明したが、これを逆にしてもよ
く、更に、第８図に示すように２つ目のクラッチ２０お
よび歯車列２１を出力軸２とフロント側プロペラシャフ
ト４の間に設けて、直結するプロペラシャフトを選択で
きるようにしてもよい。なお、この場合には、第２の油
圧制御弁２２を設ける必要がある。

そして、第８図に示されるように、２つのクラッチ５．
２０を設けたものにおいても、前述したのと同様にして
、前後輪のスリップ状態に応じて、前後のクラッチ５．
２０の締結力を調節し、スリップ限界を高めることがで
きる。すなわち、スリップ率の小さい方にトルク配分が
大きくなるようにトルク配分比を制御することにより、
達成される。なお、第１１ｒＩ！Ｊには、判別式ΔＳ＝
へＳ。

（後輪スリップ状態）−△Ｓｐ　　（前輪スリップ状態
）と、後輪へのトルク配分率と、の関係が示されている
。第１１図において、△Ｓが大きくなると（前輪スリッ
プ状態が小さいと）、後輪へのトルク配分を減少して０
に近づけ（このとき前輪へのトルク配分が増大する）、
また、△Ｓが小さくなると（後輪スリップ状態が小さい
と）、後輪へのトルク配分を増大して１に近づけ（この
とき前輪へのトルク配分が減少する）でいることがわか
る。

なお、本発明は、動力伝達手段を車速、舵角及び前後輪
回転差の３者を検出して動力伝達手段を制御するものに
適用するだけでなく、他の方法により動力伝達手段を制
御するものにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トルク配分率一定、舵角一定としたときの伝
達トルクＴ、−回転速度差Δｎ特性を示すグラフ、 第２図は、トルク配分率一定、車速一定としたときの伝
達トルクＴｒ　一回転速度差Δｎ特性を示すグラフ、 第３図は、４輪駆動車の駆動系を示す概略図、第４図は
、本発明の一実施例による伝達トルク制御装置の概略図
、 第５図はスリップ状態の検出を示す図、第６図および第
７図は、それぞれ上記伝達トルク制御装置における伝達
トルク制御に用いられる第１および第２制御マツプを示
すグラフ、第８図は、本発明の他の実施例による伝達ト
ルク制御装置の概略図、 第９図は、タイヤ固有のスリップ特性を示す特性図、 第１０図は、前後輪のスリップ状態に応じてトルク配分
比を制御する流れを示すフローチャート図、 第１１図は、第８図の装置においてスリップ状態と後輪
へのトルク配分率との関係を示すグラフ図である。 １・・・・・・パワープラント　　２・・・・・・出力
軸４・・・・・・フロント側プロペラシャフト５・・・
・・・クラッチ ６・・・・・・リヤ側プロペラシャフト１３・・・・・
・油圧制御弁　　１４・・・・・・制御ユニット１５・
・・・・・車速センサ　　１６・・・・・・舵角センサ
１７・・・・・・速度差センサ ２５・・・・・・スリップ検知センサ。 第５図 第６図 Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ロ転還屓
履Δ１第７図 第８図 第９図 判別式ムＳ＝ΔＳＲづＦ 手続補正書　　　　　　１ ６０．１０．１５ 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示　　　昭和６０年特許願第１９８８６９
号２、発明の名称　　　４輪駆動車の伝達トルク制御装
置３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　（３１３）マツダ株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　　発 、　明細書第７頁第８行および第１０行の“ペロベラ”
を「プロペラ」に訂正する。 ：、同書第１１頁の式 ％式％ を次のように改める。 「２°、Ｔｒ＝ ・・・・・・　（１８）　　　ｊ ３、同書第１１頁全体を次のように改める。 ４、同書第１４頁第１行の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パワープラントからのトルクを前後輪にそれぞれ伝達す
   るトルク伝達径路の少なくとも一方に、トルク伝達量可
   変の動力伝達手段が設けられ、この動力伝達手段を可変
   制御して前後輪へのトルク配分を制御する４輪駆動車の
   伝達トルク制御装置において、 前記動力伝達手段のトルク伝達量を変化させ前後輪のト
   ルク配分比を制御する制御手段と、前後輪のスリップ状
   態を検出するスリップ検知手段と、を備えており、 前記制御手段は、前記スリップ検知手段からの信号に応
   じてスリップ率の小さい方にトルク配分が大きくなるよ
   うにトルク配分比を制御する手段を有することを特徴と
   する４輪駆動車の伝達トルク制御装置。