(57)【要約】【課題】前輪がスリップすることに起因した車両の不安定な挙動を抑制しながら、前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替えることができる四輪駆動車を提供すること。【解決手段】プロペラシャフトとリヤデファレンシャルのドライブピニオンギヤとに差回転が発生すると、カム機構が作用してクラッチを締結し、プロペラシャフトからリヤデファレンシャルにトルクを伝達するカム式のカップリングを備えた四輪駆動車であって、一対のフロントドライブシャフトの合成ねじり剛性と、プロペラシャフト、カップリング、及び、一対のリヤドライブシャフトの合成ねじり剛性と、の比率が、路面摩擦係数が０．３５であるときにおいて、前輪がスリップを開始する前に差回転を発生させ、後輪に駆動力を発生させる値に設定されている。【選択図】図２
2019137084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源と、
左右の前輪と、
左右の後輪と、
前記左右の前輪を駆動する一対のフロントドライブシャフトと、
前記動力源からのトルクを前記一対のフロントドライブシャフトに伝達するトランスファと、
前記左右の後輪を駆動する一対のリヤドライブシャフトと、
前記動力源からのトルクを前記一対のリヤドライブシャフトに伝達する、プロペラシャフト、カップリング、及び、リヤデファレンシャルと、を備え、
前記カップリングは、カム機構とクラッチとを有し、前記プロペラシャフトと前記リヤデファレンシャルのドライブピニオンギヤとに差回転が発生すると、前記カム機構が作用して前記クラッチを締結し、前記プロペラシャフトから前記リヤデファレンシャルにトルクを伝達するカム式のカップリングとされた四輪駆動車であって、
前記一対のフロントドライブシャフトの合成ねじり剛性と、前記プロペラシャフト、前記カップリング、及び、前記一対のリヤドライブシャフトの合成ねじり剛性と、の比率が、路面摩擦係数が０．３５であるときにおいて、前記前輪がスリップを開始する前に前記差回転を発生させ、前記後輪に駆動力を発生させる値に設定されていることを特徴とする四輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪駆動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ドライブシャフトのねじり剛性に着眼した技術として、ドライブシャフトのねじり剛性を入カトルクに応じて変化させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カム式のカップリングを備えた前輪駆動ベースの四輪駆動車において、圧雪路といった路面摩擦係数が低い路面での発進などでは、前輪のスリップが発生し、前輪のスリップが発生する際には、早期に前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替わることが望ましい。しかしながら、カム式のカップリングは、入力側と出力側との差回転が発生してからクラッチが締結し、後輪に駆動力が伝達される仕組みである。このことから、四輪駆動となるための差回転量が大きいと、動力源からの大きなトルクが必要であり、フロントドライブシャフトにも大きなトルクが伝達され、四輪駆動となる前に前輪のスリップが発生する。また、特許文献１に開示された技術を含め、これまでは、前輪及び後輸のドライブシャフトのねじり剛性のバランスについては、考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、前輪がスリップすることに起因した車両の不安定な挙動を抑制しながら、前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替えることができる四輪駆動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る四輪駆動車は、動力源と、左右の前輪と、左右の後輪と、前記左右の前輪を駆動する一対のフロントドライブシャフトと、前記動力源からのトルクを前記一対のフロントドライブシャフトに伝達するトランスファと、前記左右の後輪を駆動する一対のリヤドライブシャフトと、前記動力源からのトルクを前記一対のリヤドライブシャフトに伝達する、プロペラシャフト、カップリング、及び、リヤデファレンシャルと、を備え、前記カップリングは、カム機構とクラッチとを有し、前記プロペラシャフトと前記リヤデファレンシャルのドライブピニオンギヤとに差回転が発生すると、前記カム機構が作用して前記クラッチを締結し、前記プロペラシャフトから前記リヤデファレンシャルにトルクを伝達するカム式のカップリングとされた四輪駆動車であって、前記一対のフロントドライブシャフトの合成ねじり剛性と、前記プロペラシャフト、前記カップリング、及び、前記一対のリヤドライブシャフトの合成ねじり剛性と、の比率が、路面摩擦係数が０．３５であるときにおいて、前記前輪がスリップを開始する前に前記差回転を発生させ、前記後輪に駆動力を発生させる値に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る四輪駆動車は、前輪及び後輸のドライブシャフトのねじり剛性のバランスを、前輪がスリップする前に、言い換えれば、前輪に入力されるトルクが前輪のグリップ限界を超える前に、カップリングの差回転を発生できるバランスとすることによって、前輪がスリップすることに起因した車両の不安定な挙動を抑制しながら、前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る四輪駆動車の概略構成を示した図である。
【図２】図２は、フロント側剛性とリヤ側剛性との比率を決定する制御の一例を示したフローチャートである。
【図３】図３は、カップリング特性、フロント側剛性、及び、リヤ側剛性のばね要素モデルの一例を示した図である。
【図４】図４（ａ）は、従来技術の四輪駆動車でのトルク及び車両加速Ｇとの関係の一例を表したタイムチャートである。図４（ｂ）は、実施形態に係る四輪駆動車でのトルク及び車両加速Ｇとの関係の一例を表したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る四輪駆動車の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係る四輪駆動車１００の概略構成を示した図である。図１に示すように、実施形態に係る四輪駆動車１００は、エンジンやモーターなどの動力源１、トランスミッション２、パワートランスファ３、プロペラシャフト４、カップリング５、リヤデファレンシャル６、一対のフロントドライブシャフト７１，７２、一対のリヤドライブシャフト７３，７４、左右の前輪８１，８２、及び、左右の後輪８３，８４などを備えている。そして、実施形態に係る四輪駆動車１００は、前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替え可能なオンデマンド式の四輪駆動車である。
【００１１】
プロペラシャフト４とリヤデファレンシャル６との間には、前輪駆動と四輪駆動とを切り替え可能なカップリング５が搭載されている。このカップリング５の特徴として、プロペラシャフト４（入力）とリヤデファレンシャル６のドライブピニオンギヤ６１（出力）とに差回転が発生すると、カム機構５１が作用してクラッチ５２を締結する。カム機構５１の作用については、電磁クラッチなどで制御されてもよい。
【００１２】
また、実施形態に係る四輪駆動車１００では、圧雪路など路面摩擦係数が０．３５であるときにおいて、一対のフロントドライブシャフト７１，７２の合成ねじり剛性と、プロペラシャフト４、カップリング５、及び、一対のリヤドライブシャフト７３，７４の合成ねじり剛性と、の比率、言い換えれば、フロント側剛性とリヤ側剛性との比率を、前輪８１，８２がスリップを開始する前に、カップリング５の差回転を発生させ、後輪８３，８４に駆動力を発生できるような値に設定している。
【００１３】
圧雪路などの路面摩擦係数が低い路面での発進時などでは、前輪駆動の状態から四輪駆動に切り替わることが望ましい。ただし、カム式のカップリング５を有するオンデマンド式の四輪駆動車１００においては、カップリング５の入力側と出力側との差回転が発生してからクラッチ５２が締結し、後輪８３，８４に駆動力が伝わる仕組みである。この差回転は、動力源１からのトルク入力によって発生するため、出力側を固定として入力側がねじれる形で発生する。このとき、一対のフロントドライブシャフト７１，７２にもトルクが伝達される。四輪駆動となるための必要な差回転の量が多い（カム部の剛性が低い、ガタが多い）と、大きなトルクが必要であり、一対のフロントドライブシャフト７１，７２にも大きなトルクが伝達され、四輪駆動となる前に前輪８１，８２のスリップが発生する。
【００１４】
そのため、実施形態に係る四輪駆動車１００においては、一対のフロントドライブシャフト７１，７２を適切にねじり、前輪８１，８２がスリップを開始する前にカップリング５の差回転を発生させることや、一対のリヤドライブシャフト７３，７４の剛性を向上させてカップリング５の出力側を下支えしてカップリング５に差回転を与えやすくするような剛性バランスとすることによって、前輪８１，８２のスリップに起因した車両の不安定な挙動を抑制しながら、前輪駆動の状態から四輪駆動の状態に切り替え可能となっている。
【００１５】
図２は、フロント側剛性とリヤ側剛性との比率を決定する制御の一例を示したフローチャートである。
【００１６】
実施形態に係る四輪駆動車１００に設けられた不図示の電子制御装置は、まず、強度の要求からフロント側剛性とリヤ側剛性との合計値の下限値を決定する（ステップＳ１）。次に、加速レスポンスの要求からフロント側剛性の下限値を決定する（ステップＳ２）。次に、振動騒音の要求からフロント側剛性の上限値を決定する（ステップＳ３）。次に、振動騒音の要求からリヤ側剛性の上限値を決定する（ステップＳ４）。次に、走行安定性の要求から後輪８３，８４に必要な駆動力を設定し、タイヤ接地荷重Ｎ、路面摩擦係数μ、及び、タイヤ半径ｒを条件として設定し（ステップＳ５）、前輪８１，８２のグリップ限界ＴをＴ＝μＮｒ（摩擦の式）で算出する（ステップＳ６）。次に、カップリング特性、フロント側剛性、及び、リヤ側剛性のばね要素モデルを構築する。すなわち、カップリング特性、フロント側剛性、及び、リヤ側剛性を、図３に示すばね要素モデルとみなす（ステップＳ７）。次に、後輪８３，８４のトルクの目標値を設定する（ステップＳ８）。そして、構築したばね要素モデルを用いて、動力源１からトルクＴ０を入力したときに前輪８１，８２のトルクＴ１がグリップ限界Ｔを超えない範囲で、後輪８３，８４のトルクＴ２が目標値以上となるように、後輪８３，８４のトルクＴ２を発生させるよう、フロント側剛性とリヤ側剛性との比率を決定する（ステップＳ９）。
【００１７】
図４（ａ）は、従来技術の四輪駆動車でのトルク及び車両加速Ｇとの関係の一例を表したタイムチャートである。図４（ｂ）は、実施形態に係る四輪駆動車１００でのトルク及び車両加速Ｇとの関係の一例を表したタイムチャートである。なお、図中のｔ１は、従来技術の四輪駆動車におけるリヤドライブシャフトのトルクの立ち上がり開始時刻であり、図中のｔ２は、実施形態に係る四輪駆動車１００におけるリヤドライブシャフト７３，７４のトルクの立ち上がり開始時刻である。
【００１８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）からわかるように、実施形態に係る四輪駆動車１００においては、従来技術の四輪駆動車に比べて、リヤドライブシャフト７３，７４のトルクが早期に立ち上がるようになり、前輪８１，８２のスリップを抑制でき、車両加速Ｇの段付きなどの不安定な挙動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  動力源
２  トランスミッション
３  パワートランスファ
４  プロペラシャフト
５  カップリング
５１  カム機構
５２  クラッチ
６  リヤデファレンシャル
６１  ドライブピニオンギヤ
７１，７２  フロントドライブシャフト
７３，７４  リヤドライブシャフト
８１，８２  前輪
８３，８４  後輪
１００  四輪駆動車
【図１】
2019137084.tif 000003
【図２】
2019137084.tif 000004
【図３】
2019137084.tif 000005
【図４】
2019137084.tif 000006