(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの駆動力をその締結力に応じて決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構と、前輪の速度を検出するための前輪速センサーと、後輪の速度を検出するための後輪速センサーと、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいて上記クラッチ機構を最適な締結力となるように作動させるコントローラとを備えた駆動力配分装置において、
エンジンのスロットル開度を検出するためのスロットルセンサーを備え、
上記コントローラに、スロットル開度と前輪及び／又は後輪の速度とに基づいて前後輪の適切なトルク配分を定めたマップが入力され、
上記コントローラは、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいて上記クラッチ機構を作動させるのに先立って、上記スロットルセンサーの検出値と、上記前輪速センサー及び／又は後輪速センサーの検出値とに基づいて上記マップから前後輪の適切な初期トルク配分を決定し、その初期トルク配分に従って上記クラッチ機構を作動させることを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンからの駆動力を前後輪に適宜分配する四輪駆動車の駆動力配分装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車には四輪駆動と二輪駆動とに適宜切り換えるパートタイム方式と、常時四輪駆動のフルタイム方式とがある。一般にパートタイム方式は、必要に応じて手動操作により前後輪を機械的に直結するもので、四輪が同じ摩擦係数の路面上にある場合、駆動力（トルク）配分は前後輪の動的荷重配分に比例し、前後輪のいずれかがスリップしてもタイヤのグリップ力に応じた駆動力配分となる。またフルタイム方式は、前後輪の回転差を吸収しながら駆動力を前後輪へ常時伝達するようになっており、前後輪の駆動力配分が常に一定の比率となる固定分配式と、路面状況や走行状態などに応じて駆動力配分が可変となる可変分配方式とがある。
【０００３】
駆動力配分を制御する可変分配方式においては、車速センサーにより前後輪速度を検出して、その車速差に基づいて油圧多板クラッチを制御したり、或いは車速差から生じる油圧の負荷量の違いにより前輪或いは後輪への駆動力配分を変化させることで、走行安定性を確保するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来の駆動力配分制御においては、実際に前後輪の車速差が発生した後に制御を行うことになるので、車両の挙動変化を最少に抑えるだけであり、スリップ等を未然に防ぐものではなかった。すなわち挙動変化に対する遅延が避けられないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことのできる四輪駆動車の駆動力配分装置を提供すべく創案されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンからの駆動力をその締結力に応じて決まる比率配分で前後輪に伝達するクラッチ機構と、前輪の速度を検出するための前輪速センサーと、後輪の速度を検出するための後輪速センサーと、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいてクラッチ機構を最適な締結力となるように作動させるコントローラとを備えた駆動力配分装置において、エンジンのスロットル開度を検出するためのスロットルセンサーを備え、上記コントローラに、スロットル開度と前輪及び／又は後輪の速度とに基づいて前後輪の適切なトルク配分を定めたマップが入力され、上記コントローラは、上記前輪速センサー及び後輪速センサーの検出値の差に基づいて上記クラッチ機構を作動させるのに先立って、上記スロットルセンサーの検出値と、上記前輪速センサー及び／又は後輪速センサーの検出値とに基づいて上記マップから前後輪の適切な初期トルク配分を決定し、その初期トルク配分に従って上記クラッチ機構を作動させるものである。
【０００７】
【作用】
上記構成によって、演算処理部は、リアルタイムで変化するスロットルセンサーの検出値により、ドライバーの加減速の意志を判断し、その時の前輪及び後輪の速度又は前輪，後輪のいずれかの速度と、スロットル開度とにより最適な駆動力配分の値を求め、前後輪の速度差が生じる以前にクラッチ機構の締結力を決定することで、車両の挙動変化に対する遅延をなくする。
【０００８】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【０００９】
図１及び図２は、本発明である四輪駆動車の駆動力配分装置の一実施例を示したものである。この四輪駆動車４は、手動操作により二輪駆動（２Ｈ）と四輪駆動の高速（４Ｈ）及び低速（４Ｌ）とに適宜切り換えるパートタイム方式の駆動系を備えたものであって、エンジン３からの駆動力がトランスファ部６を経由してリヤプロペラシャフト１６に伝達されて後輪２が常時駆動され、前輪１はシフトレバー７が操作されたときにトランスファ部６からフロントプロペラシャフト３３に駆動力が伝達されるようになっている。そしてその駆動力を適宜配分する駆動力配分装置は、トランスファ部６に設けられたクラッチ機構たる多板クラッチ９と、前後輪１，２の速度をそれぞれ検出するための車輪速センサー４３，４４と、車輪速センサー４３，４４の検出値に基づいて多板クラッチ９を適宜作動させるコントローラ４５とにより主として構成されている。
【００１０】
トランスファ部６は、シフトレバー７の操作によって四輪駆動における速度切換（４Ｈ−４Ｌ）を行う切換機構８と、切換機構８を経由した駆動力を実質的に分配する多板クラッチ９とを備えている。切換機構８は、エンジン３にトランスミッション５を介して連結する入力軸１０と、リヤプロペラシャフト１６に自在継手５１を介して連結する第一の中間軸５２とを、遊星歯車機構５３を介して適宜連結するものであり、その構成については後述する。リヤプロペラシャフト１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１８が設けられ、小ギヤ１８は、デファレンシャルケース１９に取り付けられた大ギヤ２０に噛合されている。そして大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１を介して後輪車軸２２及び後輪２へと回転力を伝達するようになっている。
【００１１】
多板クラッチ９は、第一の中間軸５２に取り付けられた複数のインナプレート２３と、インナプレート２３間に配置されたアウタプレート２４とを備え、アウタプレート２４はこれらプレート２３，２４を覆うクラッチハウジング２５の内壁に取り付けられている。クラッチハウジング２５の前端には第一の中間軸５２と同軸に延びた外筒部５４が取り付けられ、第一の中間軸５２に対して回転自在に形成されている。そしてインナプレート２３とアウタプレート２４は、その近傍に固定された電磁コイル２６の磁力をきっかけに、クラッチ接続方向に圧着するようになっている。すなわち、電磁コイル２６を励磁すべく供給される電流値に従って、インナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態が変化して、クラッチ締結力（押付け力）が増減されるようになっている。さらに外筒部５４の前端にはスプロケット５５が取り付けられ、第二の中間軸５６に取り付けられたスプロケット５７にチェーン５８を介して連結されている。第二の中間軸５６は、第一の中間軸５２と並行に設けられ、フロントプロペラシャフト３３に自在継手５１を介して連結している。フロントプロペラシャフト３３の前端には終減速装置３４を構成する小ギヤ３５が取り付けられ、小ギヤ３５からの駆動力は、大ギヤ３６、デファレンシャルケース３７及び差動小ギヤ３８に順次伝達されて、前輪車軸３９及び前輪１を回転させるようになっている。すなわち電磁コイル２６への給電制御により、この多板クラッチ９の締結力を変化させ、この締結力に応じて決まる比率配分（０：１００  〜  ５０：５０）で、前後輪１，２にトルク伝達を行えるようになっている。
【００１２】
そしてコントローラ４５は、主として車輪速センサー４３，４４の検出値に基づいて電磁コイル２６への給電制御を行うようになっている。車輪速センサー４３，４４は、第二の中間軸５６に取り付けられた突起付ディスク（ギヤ）４１に対向する前輪速度センサー４３と、第一の中間軸５２に取り付けられた突起付ディスク４２に対向した後輪速度センサー４４とで成る。突起付ディスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起が形成されている。車輪速センサー４３，４４はその突起を感知してこれが通過する毎にパルス信号を出力し、コントローラ４５の入力部４６に入力させるようになっている。この入力部４６には、車輪速センサー４３，４４からのパルス信号の他に、エンジン３のスロットル開度（ＴＰＳ信号）が入力されるようになっている。すなわち入力部４６には、エンジン３の吸気系に設けられたスロットル５９の開度を検出するためのスロットルセンサー６０が結線されている。これら入力情報は、演算処理部４７において演算処理され、電磁コイル２６に供給すべき最適な電流量（電圧デューティ比）を決める。例えば前後輪１，２で速度差があった場合は走行中にスリップが生じているとみなして、これを解消するような多板クラッチ９の締結力となる電圧デューティ比を決定する。
【００１３】
一方、スリップの生じていない初期の電圧デューティ比決定には、前後輪速度の他に、スロットル開度を加味する。言い換えると、スロットル開度によりドライバーの加減速の意志を読み取って、その時の車速に合った最適なトルク配分を行うようになっている。このトルク配分に際しては、図４に示すような制御マップにより行うものとする。例えば、この制御マップの例としては、低速走行時及び高速走行時にスロットル開度大と検出されたときには初期トルク配分を多くし（記号○）、低速走行・スロットル開度小のときはトルク配分を少なく（記号×）、高速走行・スロットル開度小のときはその中間のトルク配分（記号△）とするものと設定している。この制御内容は、実験或いはシミュレーションにより、搭載する車両にマッチングさせて設定し、コントローラ４５の記憶部（図示せず）に予め入力させておく。すなわち演算処理部４７は、入力情報とこの制御マップとに基づいてトルク配分を決定し、これに相応する電圧デューティ比の給電を、出力部４８を介して電磁コイル２６に出力することになる。このほかコントローラ４５の入力部４６には、シフトレバー７の位置を検出するポジションセンサー６１，６２からの情報が入力されるようになっており、シフトレバー７が四輪駆動（４Ｈ）に操作されたときに、多板クラッチ９を作動させて四輪駆動モードに切り換えると共に、トルク配分制御を開始するようになっている。
【００１４】
次にトランスファ部６の切換機構８の構成を説明する。この切換機構８は、入力軸１０に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとなる入力ギヤ１２と固定ギヤ１３との間で歯合回転するプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴って入力軸１０を中心に回転する円筒状ギヤ１５とを備えて構成されている。そしてシフトレバー７の操作により、入力スプライン１１又は円筒状ギヤ１５が、第一の中間軸５２の入力端に取り付けられた駆動ギヤ６３に、スライド可能なシフトスリーブ６４を介して選択的に接続されるようになっている。図２においては、ハイモード（４Ｈ）が選択された状態を示しており、シフトスリーブ６４は入力スプライン１１と駆動ギヤ６３とを接続することで、入力軸１０を第一の中間軸５２に直結させる。またローモード（４Ｌ）が選択されると、シフトスリーブ６４は円筒状ギヤ１５と駆動スプライン６３とを接続して第一の中間軸５２を減速回転させるようになる。なおハイモード（４Ｈ）は、通常走行の他に雪道、ぬかるみ等の比較的スリップし易い路面状況で選択され、ローモード（４Ｌ）は、急坂や極悪路におけるけん引等の比較的高い駆動力を要する状況で選択される。
【００１５】
またクラッチハウジング２５と第一の中間軸５２とにはメカニカルロックとなる直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられている。これら直結用スプライン２７，２８は、ローモード（４Ｌ）が選択されたとき、スライド可能な接続シフトスリーブ２９によって互いに接続される。この接続により、クラッチハウジング２５は第一の中間軸５２（リヤプロペラシャフト１６）に直結されることになり、多板クラッチ９によるトルク配分制御はなされない。なお二輪駆動モード（２Ｈ）が選択された場合は、シフトスリーブ６４及び接続シフトスリーブ２９の位置はハイモード（４Ｈ）の場合に等しいが、多板クラッチ９は分断された状態であるため、フロントプロペラシャフト３３への駆動伝達はなされない。そしてクラッチ分断状態にある前輪駆動系（フロントプロペラシャフト３３）は、アクスル断続機構６５によって静止状態に保持される。
【００１６】
このアクスル断続機構６５は、前輪１と終減速機３４との間で分割された前輪車軸３９の分割位置に設けられ、分割車軸３９ａ，３９ｂの対向した端部にそれぞれ取り付けられたスプライン６６，６７と、スライドによってこれらスプライン６６，６７を接続・解除する接続シフトスリーブ６８と、接続シフトスリーブ６８を適宜動作させるためのアクチュエータ６９とにより主として構成されている。そしてコントローラ４５の作動信号によって、二輪駆動（２Ｈ）のときにはスプライン６６，６７間の接続を断つことにより、走行に伴う前輪１からの回転が終減速装置３４において空回りとなって、フロントプロペラシャフト３３に伝達されないようになっている。このように構成することで、走行に伴う無駄なエネルギー消費を避けることができる。なおアクチュエータ６９としては、エアシリンダや負圧により動作するダッシュポットなどにより構成してよい。
【００１７】
次に本実施例の作用を説明する。
【００１８】
シフトレバー７が二輪駆動（２Ｈ）から四輪駆動（４Ｈ）へと切換え操作されると、コントローラ４５はポジションセンサー６１，６２からの信号によってこれを感知し、まず所定の電圧デューティ比を以て電磁コイル２６を励磁させる。この励磁によって、多板クラッチ２５は適宜な締結力を発揮して第一の中間軸５２から第二の中間軸５６にトルク伝達し、静止していたフロントプロペラシャフト３３を回転させる。フロントプロペラシャフト３３の回転が充分上がったなら、アクスル断続機構６５を作動させて前輪１（前輪車軸３９）とフロントプロペラシャフト３３とを終減速装置３４を介して連結させ、トルク配分制御（本制御）を開始する。
【００１９】
このトルク配分制御に際して、車両の挙動変化が生じるような運転がなされるか否かを予測する。すなわち図３に示すように、コントローラ４５は、スロットルセンサー６０からのスロットル開度検出値であるＴＰＳ信号と、前輪速センサー４３による前輪速度の検出値と、後輪速センサー４４による後輪速度の検出値とを読み取ったなら、図４に示した制御マップに基づいて、初期のトルク配分量を決定し、これに相応した電圧デューティ比により電磁コイル２６を励磁させて、多板クラッチ２５の締結力を調節する。例えば砂地からの脱出を図るような時は、ドライバーは低速走行状態においてアクセルを踏み込んで急加速を開始しようとするが、このようなときは初期のトルク配分を多くして（図４中符号〇）、スリップの発生を未然に防ぐ。また例えば駐車場等において小さく旋回しようとするときは、低速走行時に減速しようとする運転となるが、その走行を妨げないようにトルク配分を少なくする（図４中符号×）。この初期トルク配分に引き続いて車輪速度差に基づく電圧デューティ制御を行い、最適なトルク配分を行う。
【００２０】
このように、前後輪速度に加えて、リアルタイムで変化するスロットル開度の情報により車両の走行状態を予測し、車速差が生じる前であっても多板クラッチ９の締結力を最適な値に制御してトルク配分を行うようにしたので、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことができ、走行安定性のより一層の向上が達成される。また本発明は、コントローラ４５の演算処理部４７を一部改良するだけで実現するものであり、極めて汎用性に富む。
【００２１】
なお本実施例にあっては、切り換え方式の四輪駆動車に適用した場合を示したが、フルタイム方式の四輪駆動車で前後輪のトルク配分を制御するものにも広く適用されるものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、車両の挙動変化に対する遅延を防ぐことができ、走行安定性のより一層の向上が達成されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の四輪駆動車の駆動力配分装置の一実施例を示した平面図である。
【図２】図１の駆動系を示した平面図である。
【図３】図１の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３の制御内容を説明するための制御マップの一例を示した図である。
【符号の説明】
１  前輪
２  後輪
３  エンジン
９  多板クラッチ（クラッチ機構）
４３  前輪速度センサー（車輪速センサー）
４４  後輪速度センサー（車輪速センサー）
４５  コントローラ
４７  演算処理部
６０  スロットルセンサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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