(57)【要約】本発明は、自動車（１０）の全輪駆動システムに関係する。自動車（１０）は、エンジン（１２）と、差動歯車装置（３６）を持つ前輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸（２４，２６）を有する一対の前輪（１６，１８）と、差動歯車装置（４２）を持つ後輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸（３２，３４）を有する一対の後輪（２０，２２）と、前輪車軸ユニットと後輪車軸ユニットとの間に設けた中央差動歯車装置（３８）であって、この中央差動歯車装置からにそれぞれ前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットまで延在する前方および後方のプロペラシャフト（３９，２８）を介して、エンジン（１２）からのトルクを前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットに伝達することができる該中央差動歯車装置（３８）と、を有し、前輪車軸ユニットの最終駆動歯車は、後輪車軸ユニットの最終駆動歯車と異なるギヤ比を有し、さらに、この全輪駆動システムは、中央差動歯車装置（３８）に関連して、前後のプロペラシャフト（３９，２８）のうち一方または両方の回転速度を変化させることができる同期手段を有する。
2008517819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、差動歯車装置を有する前輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸を有する一対の前輪と、差動歯車装置を有する後輪車軸ユニットを介して作動する駆動軸を有する一対の後輪と、前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットの間に設けた中央差動歯車装置であって、この中央差動歯車装置から前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットまで延在する前方および後方プロペラシャフトを介して前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットに、それぞれエンジンからトルクを伝達する該中央差動歯車装置とを備えた自動車用の全輪駆動システムにおいて、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車が、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車とは異なるギア比を有し、またさらに、このシステムは、前記中央差動歯車機構と関連させて設けた同期手段であって、前記前方および後方のプロペラシャフトの一方または双方の回転速度を変化させるよう動作可能な該同期手段を有する構成としたことを特徴とする全輪駆動システム。
【請求項２】
前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのギア比の差を、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車ギア比を、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車ギア比とは異なるギア比にすることによって得るようにした請求項１記載の全輪駆動システム。
【請求項３】
前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのギア比の差を、前記中央差動歯車装置と、前記後輪車軸ユニットおよび前輪車軸ユニットのうちの一方と中間に、中間歯車装置を設けることによって得るようにした請求項１に記載の全輪駆動システム。
【請求項４】
前記中間歯車装置は、前記中央差動歯車装置と、前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのうち一方との間に設けた１個の歯車とした請求項３に記載の全輪駆動システム。
【請求項５】
前記中間歯車装置は、前記中央差動歯車装置と、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうちの一方との間に設けた１個の歯車とした請求項４に記載の全輪駆動システム。
【請求項６】
前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのギア比の差を、３％〜１０％の範囲内の値とした請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の全輪駆動システム。
【請求項７】
前記同期手段は、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうちの一方または双方の回転速度を変化するよう動作可能なクラッチ機構を有するものとした請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の全輪駆動システム。
【請求項８】
請求項７記載の全輪駆動システムにおいて、前記クラッチ機構は、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトが相対的に自由に回転できる第１状態と、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトが特定の回転に維持されて相対回転できない第２状態との間で動作可能とした全輪駆動システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の全輪駆動システムにおいて、前記クラッチ機構は、前記後方プロペラシャフトの回転速度を増大して前記前方プロペラシャフトの回転速度に近づけるよう動作可能とした全輪駆動システム。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の全輪駆動システムにおいて、前記クラッチ機構は、前記前方プロペラシャフトの回転速度を減少して前記後方プロペラシャフトの回転速度に近づけるよう動作可能とした全輪駆動システム。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の全輪駆動システムにおいて、前記クラッチ機構は、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフト双方の回転速度を変化するよう動作可能にした全輪駆動システム。
【請求項１２】
前記同期手段は、車両の動的状態に応答するコントローラを有するものとした請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の全輪駆動システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の全輪駆動システムにおいて、前記コントローラに、車両の動作特性を感知するよう位置決めした多数のセンサを設け全輪駆動システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の全輪駆動システムにおいて、前記センサとして、１個またはそれ以上の車輪速度センサ、横方向加速センサ、縦方向加速センサ、ステアリング入力センサ、エンジントルク要求センサ、そして車両偏揺れセンサを設けた全輪駆動システム。
【請求項１５】
車両にわたり駆動トルクを分配することによって全輪駆動車両の動的挙動に影響を与える、または変更する方法において、以下のステップ、すなわち、
エンジン、差動歯車装置を持つ前輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸を有する１対の前輪、差動歯車装置を持つ後輪車軸を介して駆動される駆動軸を有する１対の後輪、前記前輪車軸ユニットと前記後輪車軸ユニットとの間に設けた中央差動歯車装置であって、この中央差動歯車装置から前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットまで延在する前方および後方プロペラシャフトを介して前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットに、それぞれエンジンからトルクを伝達する該中央差動歯車装置、を有する全輪駆動車両であって、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車が、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車とは異なるギア比を有し、またさらに、このシステムは、前記中央差動歯車機構と関連させて設けた同期手段であって、前記前方および後方のプロペラシャフトの一方または双方の回転速度を変化させるよう動作可能な該同期手段を有する構成とした該全輪駆動車両を準備するステップと、
前記車両の動的挙動をモニタするよう動作可能な複数個のセンサを前記車両に設けるステップと、
センサからの入力を受けるよう構成したコントローラであって、１個またはそれ以上の車両の動的挙動パラメータを設けた該コントローラを設けるステップと、
一個またはそれ以上のセンサを介して、車両の動的挙動が１個またはそれ以上の動的挙動パラメータのうち１個またはそれ以上で所定パラメータ値に達したか、または越えたかを感知するステップと、
前記コントローラを介して前記同期手段を動作させ、前記前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうち一方または双方の回転速度を変えるステップと
を有するものとしたことを特徴とする全輪駆動車両の動的挙動変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、とくに、これに限定するものではないが四輪駆動車両における全輪駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
全輪駆動システムの開発における最近の傾向は、車両にわたり駆動トルクを配分することによって車両の動的挙動に影響を与える手段を提供することにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなシステムによって、車両の動的挙動をモニタし、車両の動的挙動が所定限界を越えていると感知した場合にその動的挙動を変更または影響を与えるよう介入する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の発明は、エンジンと、差動歯車装置を有する前輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸を有する一対の前輪と、差動歯車装置を有する後輪車軸ユニットを介して作動する駆動軸を有する一対の後輪と、前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットの間に設けた中央差動歯車装置であって、この中央差動歯車装置から前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットまで延在する前方および後方プロペラシャフトを介して前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットに、それぞれエンジンからトルクを伝達する該中央差動歯車装置とを備えた自動車用の全輪駆動システムにおいて、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車が、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車とは異なるギア比を有し、またさらに、このシステムは、前記中央差動歯車機構と関連させて設けた同期手段であって、前記前方および後方のプロペラシャフトの一方または双方の回転速度を変化させるよう動作可能な該同期手段を有する構成としたことを特徴とする全輪駆動システムを提供する。
【０００５】
前輪および後輪の車軸ユニットのギア比を異ならせることにより、車両の前輪および後輪が等しい半径を有し、等しい速度で回転している場合には、前方プロペラシャフトが後方プロペラシャフトとは異なる速度で回転する。前輪に駆動力配分のバイアスがかかっている四輪駆動車では、前輪車軸ユニットのギア比の方は後輪車軸ユニットのギア比より高い。逆に、後輪に駆動力配分のバイアスがかかっている四輪駆動車では、前輪車軸ユニットのギア比の方は後輪車軸アクスルユニットのギア比より低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
好適な実施形態においては、前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットの有効ギア比の差は、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車ギア比を、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車ギア比とは異なるギア比にすることによって得るようにする。代案となる実施形態においては、有効ギア比の差は、中央差動歯車装置と、後輪車軸ユニットおよび前輪車軸ユニットのうちの一方との中間に中間歯車装置を設けることによって得るようにする。このような実施形態において、中間歯車装置は、中央差動歯車装置と、前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのうち一方との間に設けたドロップギア装置を有するものとする。ドロップギア装置は、中央差動歯車装置と、前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうちいずれか一方との間に設けてもよい。
【０００７】
前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットのギア比の差は、３％〜１０％の範囲内の値とすることができる。
【０００８】
同期手段は、前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうちの一方または双方の回転速度を変化させるよう動作可能なクラッチ機構を有するものとすることができる。クラッチ機構は、望ましくは、前方シャフトと後方プロペラシャフトが相対的に自由に回転できる第１状態と、および前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトが特定の回転に維持されて相対回転できない第２状態との間での動作可能とする。クラッチ機構は、後方プロペラシャフトの回転速度を増大して前方プロペラシャフトの回転速度に近づけるように動作可能にする。代案として、クラッチ機構は、前方プロペラシャフトの回転速度を減少して後方プロペラシャフトの回転速度に近づけるように動作可能にする。さらに代案として、クラッチ機構は、両方のプロペラシャフトの回転速度を変化するよう動作可能にする。
【０００９】
同期手段には、望ましくは、車両の動的状態に応答するコントローラを設ける。コントローラには、車両の動作特性を感知するよう位置決めした多数のセンサを設ける。センサとして、例えば、１個またはそれ以上の車輪速度センサ、横方向加速度センサ、縦方向加速度センサ、ステアリング入力センサ、エンジントルク要求センサ、そして車両偏（かた）揺れ（ヨー）センサを設けることができる。
【００１０】
本発明の他の発明として、車両にわたり駆動トルクを配分することによって全輪駆動車両の動的挙動に影響を与えるまたは変更する方法を提供し、この方法は、以下のステップ、すなわち、
エンジン、差動歯車装置を持つ前輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸を有する１対の前輪、差動歯車装置を持つ後輪車軸ユニットを介して駆動される駆動軸を有する１対の後輪、前輪車軸ユニットと後輪車軸ユニットとの間に設けた中央歯車装置であって、この中央差動歯車装置から前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットまで延在する前方および後方プロペラシャフトを介して前記前輪車軸ユニットおよび後輪車軸ユニットに、それぞれエンジンからトルクを伝達する該中央差動歯車装置、を有する全輪駆動車両であって、前記前輪車軸ユニットの最終駆動歯車が、前記後輪車軸ユニットの最終駆動歯車とは異なるギア比を有し、またさらに、このシステムは、前記中央差動歯車機構と関連させて設けた同期手段であって、前記前方および後方のプロペラシャフトの一方または双方の回転速度を変化させるよう動作可能な該同期手段を有する構成とした該全輪駆動車両を準備するステップと、
車両の動的挙動をモニタするよう動作可能な複数個のセンサを車両に設けるステップと、
センサからの入力を受けるよう構成したコントローラであって、１個またはそれ以上の車両の動的挙動パラメータを設けた該コントローラを設けるステップと、
１個またはそれ以上のセンサを介して、車両の動的挙動が、１個またはそれ以上の動的挙動パラメータのうち１個またはそれ以上で所定パラメータ値に達したか、または越えたかを感知するステップと、および
コントローラを介して同期手段を動作させ、前方プロペラシャフトおよび後方プロペラシャフトのうち一方または双方の回転速度を変化させるステップと
を有するものとすることを特徴とする。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例を、本発明による駆動管理システムを有する車両１０を線図的に示す図１につき説明する。車両１０は、トランスミッション筐体、すなわちギアボックス１４を取り付けたエンジン１２、および４個の車輪１６，１８，２０，２２を有する。前輪１６，１８とトランスミッション筐体１４との間に、前輪駆動軸２４，２６を延在させる。プロペラシャフト２８を、ギアボックス１４から差動歯車装置を有する後輪車軸（リアアクスル）ユニット３０まで延在させる。後輪車軸ユニット３０と後輪２０，２２との間に、後輪駆動軸３２，３４を延在させる。したがって、車両１０は、簡単に云えば、前後の車輪１６，１８，２０，２２を取り付けた理論上の前輪車軸および後輪車軸を有するものとみなせるであろう。
【００１２】
トランスミッション筐体１４は、複合的な前進ギアおよび後進ギアを設けたギアボックス（図示せず）を有する。さらに、トランスミッション筐体１４は、さらに、前輪駆動軸２４，２６と中央差動歯車装置３８との間に設けた差動歯車装置を設けた前輪車軸（フロントアクスル）ユニット３６を有する。内部駆動シャフト３９を前輪車軸ユニット３６と中央差動装置３８との間に延在させる。中央差動歯車装置３８とおよび後輪車軸ユニット３０の双方は、限定スリップ型であり、それぞれの差動歯車装置を経るトルク伝達を変更するよう動作可能なクラッチ機構４０、４２を有する。
【００１３】
さらに、車両１０は、車両１０および車両の制御装置に関する所定の動作状態および位置を決定するよう動作可能な多数のセンサを有する。これらセンサとしては、ステアリングホイール４５を介して運転手による操舵入力を測定するよう動作可能なステアリングセンサ４４、横方向および縦方向の加速に関する加速センサ４６，４８、ならびに偏（かた）揺れ（ヨー）センサ５０がある。各車輪１６，１８，２０，２２には、それぞれ車輪速度センサ５２を設け、これら車輪速度センサ５２は、都合のよいことには、車両１０のアンチロックブレーキ装置のためのセンサとしても二重に機能する。さらに、モードスイッチ５４およびエンジントルク要求信号センサ５６、ならびに中央及び後輪車軸ユニット差動歯車装置のクラッチ機構４０，４２の動作を制御するコントローラ５８，６０を設ける。モードスイッチ５４およびセンサ４４，４６，４８，５０，５２，５６を中央制御装置６２に接続し、この中央制御装置６２はクラッチ機構コントローラ５８，６０に接続する。
【００１４】
本発明の特徴は、異なるギア比を持つ前後の差動歯車装置を有する車軸ユニット３６，３０を設けること、およびとくに、前輪車軸ユニット３６より低いギアを有する後輪車軸ユニットを設ける点である。例えば、前輪車軸ユニット３６のギア比が３．７：１であるとすると、後輪車軸ユニットのギア比は、３．５２：１である。
【００１５】
つぎに、駆動管理システムの動作を説明する。最初にシステムが不作動中の車１０の動作を見てみると、ギアボックスは所定態様で車軸ユニット間に供給されるトルクを分割配分するよう構成する。例えば、このトルク配分は、前輪車軸ユニットに３５％、後輪車軸ユニットに６５％にする。他のトルク配分を利用することもでき、車両１０は、路面および運転条件に応じて車軸（アクスル）間のトルク配分を変化させるよう構成すると理解されたい。一定速度で走行する車両１０を例にとると、車両１０の前後の両輪１６，１８，２０，２２は、理論上同一速度で回転しており、ただし、前輪１６，１８の転がり半径が後輪のそれと同一であると仮定してである。各々前後輪の車軸ユニット３６，３０における差動歯車装置のギア比が異なっているため、プロペラシャフト２８と内部駆動シャフト３９の回転速度も異なることは理解できよう。これらシャフトにおけるこの回転速度の違いを、中央差動歯車装置３８の存在により吸収する。後輪車軸ユニット３０のギア比は前輪車軸ユニット３６よりも低いので、ある一定速度のエンジン速度に対して、内部駆動シャフト３９はプロペラシャフト２８より速く回転する。
【００１６】
駆動管理システムはモードスイッチにより作動する。代案の実施例において、駆動管理システムは車両が運行中常に自動的に動作するようにする場合もある。作動した場合、中央制御ユニット６２には車両１０の動的状態に関する情報がセンサ４４，４６，４８，５０，５２，５６から供給される。中央制御ユニット６２は、センサによってプリセットされたパラメータで決定される車両の動的状態を評価でき、また、したがって、介入が必要か否かを決定できる。
【００１７】
全輪駆動車両の性能における共通した特性は、コーナーで加速するときにアンダーステアになる傾向であり、この現象を共通してパワーアンダーステアと称する。本発明の駆動管理システムは、このようなパワーアンダーステアの作用を軽減するよう動作可能である。中央制御ユニット６２が、車両１０はアンダーステア状態にあると決定する場合、命令を中央差動歯車装置のクラッチ機構４０のためのクラッチコントローラ５８に送る。コントローラ５８はクラッチ機構４０を操作し、その結果としてプロペラシャフト２８の回転速度を変化させる。クラッチ機構４０は、プロペラシャフト２８の速度と内部駆動シャフト３９の速度が一致するように完全に係合する、またはクラッチ機構４０が作動する前のプロペラシャフト２８の初期速度と、を内部駆動シャフト３９の速度との間の所望の速度でプロペラシャフト２８を駆動するように部分的に係合する。
【００１８】
前後の車軸ユニット３６，３０の差動歯車装置（のギア比が異なっていることから、クラッチ機構４０の動作はプロペラシャフト２８の速度を上昇させることが理解されるであろう。つぎに、この結果として、後輪２０，２２の回転速度が上昇し、したがって、後輪２０，２２は前輪１６，１８よりも激しく駆動されることになる。前輪１６，１８のタイヤよりも激しく駆動される後輪２０，２２のタイヤは側方荷重支持容量が減少し、したがって、正味の偏揺れモーメントが車両に加わる。
【００１９】
上記の例はパワーアンダーステアをしている車の制御に関するものである。本発明の駆動管理システムは、他の状況、以下に限定するものではないが、例えば、オーバーステアのリフトオフ、障害物回避のための急激なステアリング入力、およびコーナリング中のスロットル位置変化における状況にも介入することができると理解されたい。
【００２０】
センサ４４，４６，４８，５０，５２，５６は、車両１０の動的状態をモニタし続け、したがって、中央制御ユニット６２は、後輪２０，２２を前輪１６，１８よりも激しく駆動することが車両１０の動的状態に及ぼす効果を決定することができる。中央制御ユニット６２は、したがって、中央差動装置のクラッチ機構４０の動作を調整し、車両が、中央差動歯車装置におけるクラッチ機構４０の介入結果としての車両の動的状態変化、ならびに、例えば路面の性質の変化、および運転手からステアリングホイール４５に加わるステアリング入力の変化を考慮することを確実にする。
【００２１】
上述したように後輪車軸（リアアクスル）ユニット３０に、中央制御ユニット６２から送られる指令を介して動作可能なクラッチ機構４２を設ける。クラッチ機構は、後輪車軸ユニット３０から各後輪２０，２２への駆動軸トルク分配を変更するよう動作する。クラッチ機構４２の動作は、分離または上述の駆動管理システムとは別個の、または補足するかのいずれかである。
【００２２】
上述のシステムは、後輪２０，２２をより激しく駆動するようプロペラシャフト２８の速度を増大し、これによって後輪タイヤの側方荷重支持容量を減少することについて説明した。しかし、システムの動作を変更し、内部駆動シャフト３９の速度がプロペラシャフト２８の回転速度により近似するよう変化させるようにもできると理解されたい。このような実施例においては、内部駆動シャフト３９の回転速度は、前輪１６，１８に対する駆動力減少させることの作用で減速することを理解されたい。このことは、車両に起こっているアンダーステアを少なくする前輪タイヤの側方荷重支持容量を増大する結果となる。
【００２３】
上述の実施例は、前輪車軸ユニットの差動歯車装置より低いギア比を有する後輪車軸ユニット３０の差動歯車装置とは異なるギア比を有する前後の車軸ユニットの差動歯車装置３６，３０にも利用できる。異なるギア比を有する前後の車軸ユニットの差動歯車装置にする以外の手段によっても、同じ効果を実現できることを理解されたい。例えば、中間ドロップギアを、中央差動装置３８とプロペラシャフト２８との間におけるギアボックスに設けることができる。一般的にこのようなドロップギアは、１：１のギア比を有するが、例えばドロップギアのギア比を１．０８：１に変化させることで、後輪車軸ユニット３０のギア比を増大する正味効果が得られる。
【００２４】
図１につき説明した本発明の実施例は、前輪に駆動力のバイアスを加えた四輪駆動車に関するもので、すなわち、この車両の通常動作中エンジントルクは、より多くのパーセンテージが後輪より前輪に加わるよう分割される。本発明の基礎をなす原理は、エンジントルクのより多くのパーセンテージが前輪よりも後輪に供給される後輪駆動力バイアスした車両にも等しく適用できると理解されたい。このような実施例においては、前輪車軸ユニットにおける最終駆動ギアは、後輪車軸ユニットの最終駆動ギアよりも低いギア比にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明全輪駆動システムの原理を説明するための線図的説明図である。
【図１】
2008517819.tif 000003
【国際調査報告】
2008517819.tif 000004
2008517819.tif 000005
2008517819.tif 000006