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JP2003312280A - 前後輪駆動車用の駆動装置 - Google Patents

前後輪駆動車用の駆動装置

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Publication number
JP2003312280A
JP2003312280A JP2002124642A JP2002124642A JP2003312280A JP 2003312280 A JP2003312280 A JP 2003312280A JP 2002124642 A JP2002124642 A JP 2002124642A JP 2002124642 A JP2002124642 A JP 2002124642A JP 2003312280 A JP2003312280 A JP 2003312280A
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JP
Japan
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drive
wheel
vehicle
driving
electric motor
Prior art date
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Application number
JP2002124642A
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English (en)
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Masanori Kubo
政徳 久保
Tadanobu Kumagai
忠信 熊谷
Toshibumi Sakai
俊文 酒井
Naoyuki Sakai
直行 酒井
Akihiro Ono
明浩 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
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Priority to EP03009318A priority patent/EP1359045A3/en
Priority to US10/422,697 priority patent/US6864652B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】前輪側の駆動手段であるエンジンとは独立した
電動モータで後輪側を駆動する駆動装置において、四輪
駆動走行モードを選択した場合の、前輪側の空転状態の
発生を防止して、四輪駆動走行時の走行性能の低下を防
止する。 【解決手段】当該駆動装置は、前輪を主駆動手段である
エンジンにて駆動し、かつ、後輪を副駆動手段である電
動モータにて駆動する形式の四輪駆動車用の駆動装置で
あり、当該駆動装置は四輪駆動走行モードと低μ路駆動
走行モードを備え、四輪輪駆動走行モードを選定した場
合、前輪側に対する出力を所定の値に制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前後輪駆動車用の
駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の駆動装置の一形式として、前
後輪の一方である主駆動輪側を主駆動手段で駆動し、か
つ、前後輪の他方である副駆動輪側を副駆動手段で駆動
する形式の前後輪駆動車用の駆動装置がある。当該形式
の駆動装置は、通常走行時には、主駆動手段にて主駆動
輪を駆動して主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、か
つ、車両の発進時や低速走行時には、主駆動手段および
副駆動手段を駆動して車両の前後輪の両方を共に駆動し
て前後両輪駆動走行状態を形成するものであり、その一
例が、特開２００１−２５３２５６号公報に「車両駆動
装置」の名称で提案されている。
【０００３】当該車両駆動装置は具体的には、前輪側を
主駆動手段であるエンジンで駆動し、かつ、後輪側を副
駆動手段である電動モータで駆動する四輪駆動車用の駆
動装置であり、エンジンで駆動される第１の発電機、第
１の発電機で発生する電力を蓄電する低電圧バッテリ
ー、エンジンで駆動される第２の発電機を備え、第２の
発電機で発生する電力を電動モータに供給して後輪側を
駆動するように構成されている。
【０００４】当該車両駆動装置によれば、通常の四輪駆
動車では必須不可欠としている、エンジンの駆動力を後
輪側へ伝達するための長尺のドライブシャフト等、長尺
の駆動伝達機構が不要となり、車両の重量の低減と、大
幅な省エネルギー化とを図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種形式
の駆動装置においては、前後両輪間がプロペラシャフト
等の駆動系部材で機械的に連結されていないことから、
前後両輪駆動走行の状態の制御と、エンジン等の主駆動
手段およびトランスミッションの変速状態の制御とは、
互いに独立した構成となっている。このため、主駆動手
段で駆動される側の車輪が低μ路上で駆動する場合、当
該車輪側への出力が大きすぎると、当該車輪が空転して
車両の走行性能を大きく損なうことなになる。
【０００６】従って、本発明の目的は、前後輪の一方を
主駆動輪としかつ他方を副駆動輪として、二輪駆動では
主車輪を駆動させ、かつ、四輪駆動ではこれら主副両車
輪を駆動させる形式の四輪駆動車等前後輪駆動車におい
て、主駆動輪が低μ路上で駆動する場合、当該車輪側へ
の過大な出力を規制することによって当該車輪の空転状
態の発生を防止して、前後両輪駆動走行における車両の
走行性能の低下を防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前後輪駆動車
用の駆動装置に関するものであり、前後輪の一方である
主駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方であ
る副駆動輪側を駆動する副駆動手段を備え、前記主駆動
手段による前記主駆動輪側の駆動により同主駆動輪の単
独駆動走行状態を形成し、かつ、前記主駆動手段による
前記主駆動輪側の駆動と前記副駆動手段による前記副駆
動輪側の駆動によりこれら両輪の前後両輪駆動走行状態
を形成する形式の前後輪駆動車用の駆動装置を適用対象
とするものである。
【０００８】しかして、本発明に係る前後輪駆動車用の
駆動装置は、前後両輪駆動走行モードを選択した場合
に、前記主駆動車輪側への出力を所定値に制限する出力
制限制御手段を備えていることを特徴とするものであ
る。
【０００９】本発明に係る駆動装置の第１の形態では、
前記出力制限制御手段は、前記主駆動手段からの出力を
制御して、主駆動輪側への出力を所定値に制限するもの
である。具体的な手段としては、燃料噴射ポンプからの
燃料供給を制御して主駆動手段であるエンジンの出力を
制限る手段や、スロットル開度を制御することにより主
駆動手段であるエンジンの出力を制限する手段を挙げる
ことができる。
【００１０】また、本発明に係る駆動装置の第２の形態
では、前記出力制限制御手段は、変速機からの出力を制
御して、主駆動輪側への出力を所定値に制限するもので
ある。具体的には、前後両輪駆動走行を形成する場合に
は、自動変速機等トランスミッションが最大減速比にな
らないように制御して、トランスミッションからの出力
を制限する手段を挙げることができる。
【００１１】本発明に係る駆動装置においては、前後両
輪駆動走行モードと低μ路駆動走行モードを備え、前後
両輪駆動走行モードと低μ路駆動走行モードを同期させ
る構成とすることができ、この場合には、前後両輪駆動
走行モードを形成する指令信号と低μ路駆動走行モード
を形成する指令信号とを同期させるようにすることがで
きる。
【００１２】また、本発明に係る駆動装置においては、
車両が所定の車速以下の場合、前後両輪駆動走行モード
を形成する指令信号に基づき前記主駆動手段の出力を制
限するようにする構成を採ることができる。また、変速
機が最大減速比ではない減速比への切替選択時に前後両
輪駆動走行モードを形成する指令信号が出力し、また
は、前後両輪駆動走行モードを形成する指令信号が出力
した際に変速機が最大減速比ではない減速比に切替選択
されるように構成することができる。
【００１３】本発明に係るこれらの駆動装置において
は、主駆動輪側を駆動する主駆動手段を内燃機関である
エンジンとし、かつ、副駆動輪側を駆動する副駆動手段
を電動モータとする構成を、さらには、電動モータの駆
動源として、前記エンジンにて駆動して電力を発電する
ジェネレータを備える構成とすることができる。
【００１４】
【発明の作用・効果】本発明に係る前後輪駆動車用の駆
動装置においては、前後両輪駆動走行モードを選択した
場合に、主駆動手段の出力または変速機の出力を制御し
て主駆動車輪側への出力を所定値に制限する出力制限制
御手段を備えている。このため、前後両輪の駆動走行
時、主駆動の車輪が低μ路上で駆動する場合において
も、当該車輪側への過大の出力が規制されることになっ
て、当該車輪の空転状態の発生が防止されて、車両の前
後両輪駆動走行時における走行性能の低下が防止され
る。
【００１５】本発明に係る駆動装置においては、各種の
形態を採っている。例えば、当該駆動装置が有する前後
両輪駆動走行モードと低μ路駆動走行モードを同期さ
せ、さらには、これらの走行モードを形成する指令信号
を互いに同期させている場合には、前後両輪駆動走行モ
ードを選択した場合は、低μ路駆動走行モードを選択し
た場合と同様の条件となる。このため、前後両輪駆動走
行時、主駆動の車輪が低μ路上で駆動する場合において
も、当該車輪側への過大の出力が規制されることになっ
て、当該車輪の空転状態の発生が防止されて、車両の前
後両輪の駆動走行時における走行性能の低下が防止され
る。
【００１６】また、本発明に係る駆動装置において、車
両が所定の車速以下の場合、前後両輪駆動走行モードを
形成する指令信号に基づき前記主駆動手段の出力を制限
するようにする構成し、また、変速機が最大減速比では
ない減速比への切替選択時に前後両輪駆動走行モードを
形成する指令信号が出力し、または、前後両輪駆動走行
モードを形成する指令信号が出力した際に変速機が最大
減速比ではない減速比に切替選択されるように構成する
ことができる。これらの構成によれば、前後両輪駆動走
行時の主駆動輪では、変速機から主駆動輪側へ出力され
る駆動力は当該車輪が空転するほどの過大な出力とはな
らず、当該車輪の空転状態の発生が防止されて、車両の
前後両輪の駆動走行時における走行性能の低下が防止さ
れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、前後輪駆動車用の駆動
装置に関するものであり、前後輪の一方である主駆動輪
側を主駆動手段にて駆動し、かつ、前後輪の他方である
副駆動輪側を副駆動手段にて駆動する形式の前後輪駆動
車用の駆動装置を適用対象とするものである。当該形式
の前後輪駆動車用の駆動装置には、幾多のタイプの駆動
装置があり、本実施形態では、本発明者等が開発した３
種類の駆動装置を、図１、図４および図５に例示する。
【００１８】図１には、本発明に係る第１駆動装置を搭
載して構成した第１の四輪駆動車１０を概略的に示して
いる。第１駆動装置は、主駆動輪である前輪側を駆動す
る第１駆動機構１０ａと、副駆動輪である後輪側を駆動
する第２駆動機構１０ｂと、第２駆動機構１０ｂを制御
する制御装置１０ｃを備えている。
【００１９】第１駆動機構１０ａは、内燃機関であるエ
ンジン１１および発電機であるジェネレータ１２を備え
ている。第１駆動機構１０ａにおいて、エンジン１１の
駆動力は、トランスミッション１３ａ、減速ギヤ列１３
ｂ、フロントディファレンシャル１３ｃを経て各ドライ
ブシャフト１３ｄに伝達され、各ドライブシャフト１３
ｄによって前輪１３ｅが駆動される。この間、エンジン
１１は、ジェネレータ１２を駆動して電力を発生させ
る。発生した電力は、低電圧バッテリー１４に蓄電され
る。低電圧バッテリー１４は、補機駆動用のバッテリー
であって、例えば１２Ｖバッテリーである。
【００２０】第２駆動機構１０ｂは、電動モータ１５、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６、高電圧バッテリー１７、お
よび、電磁クラッチ１８を備えている。高電圧バッテリ
ー１７は、電動モータ１５を駆動する専用のバッテリー
であって、例えば３６Ｖバッテリーである。本実施形態
では、電動モータ１５として他励磁式電動モータを採用
しているが、電動モータはＤＣモータやブラシレスモー
タであってもよい。
【００２１】電動モータ１５は、電気的エネルギーと機
械的エネルギーを選択的に切替えて出力可能な電動モー
タ１５である。第２駆動機構１０ｂにおいては、電動モ
ータ１５は電力の供給を受けて駆動し、電動モータ１５
の駆動力は減速ギヤ列１９ａ、電磁クラッチ１８、およ
びリヤディファレンシャル１９ｂを経て各ドライブシャ
フト１９ｃに伝達され、各ドライブシャフト１９ｃによ
って後輪１９ｄが駆動される。また、電動モータ１５
は、後輪１９ｄ側からの駆動力を受けた場合には、発電
機として機能して回生電力を発生させる。発生した回生
電力は、制御装置１０ｃを構成する駆動回路１０ｃ2を
介して高電圧バッテリー１７に蓄電される。
【００２２】制御装置１０ｃは、図２に示すように、ア
クセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセン
サＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイ
ッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、路面の状態
を検出するμセンサＳ6、トランスミッション１３ａの
変速段を検出する変速段センサＳ7に接続されているも
ので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）１０ｃ1および駆
動回路１０ｃ2を備えている。
【００２３】ＭＰＵ１０ｃ1は、ＣＰＵと、電動モータ
１５、クラッチ１８、トランスミッション１３ａ等を制
御する制御用プログラムやデータを保持するメモリを有
するもので、各センサＳ1〜Ｓ7から出力される検出信号
を、インタフェースを介して取り込んで、電動モータ１
５、クラッチ１８、トランスミッション１３ａ等の動作
すべき状態を判定し、電動モータ１５、クラッチ１８、
トランスミッション１３ａ等の動作すべき状態を指令信
号として、インタフェースを介して駆動回路１０ｃ2に
出力する。
【００２４】駆動回路１０ｃ2は、ＭＰＵ１０ｃ1からの
指令信号に基づいて、電動モータ１５の駆動および発電
を制御し、かつ、クラッチ１８のＯＮ−ＯＦＦを制御
し、かつ、トランスミッション１３ａの変速段の切替を
制御する。ＭＰＵ１０ｃ1は、車両の四輪駆動走行モー
ドの制御プログラムと、スノー駆動走行モード（低μ路
走行モード）の制御プログラムを有するが、これら両制
御プログラムは実質的には共通するものである。これに
伴い、四輪駆動走行モードの選択を指示する４ＷＤスイ
ッチとスノー駆動走行モードの選択を指示するスノード
モードスイッチは、互いに兼用される同一のスイッチで
ある。従って、四輪駆動走行モードを形成する制御の説
明では、これらの各機能を有するスイッチを４ＷＤスイ
ッチと称することとする。
【００２５】制御装置１０ｃは、４ＷＤスイッチがＯＮ
（四輪駆動走行モードを指示）している場合に、電動モ
ータ１５、クラッチ１８およびトランスミッション１３
ａの作動状態を選択する制御を行う。制御装置１０ｃ
は、アクセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレー
キセンサＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４Ｗ
Ｄスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、路面
状態を検出するμセンサＳ6、トランスミッション１３
ａの変速段センサＳ7からの信号に基づいて、電動モー
タ１５が作動すべき状態、クラッチ１８の作動すべき状
態、トランスミッション１３ａの作動すべき状態を判定
する。判定結果は、指令信号として駆動回路１０ｃ2に
出力される。駆動回路１０ｃ2は、当該指令信号に基づ
いて電動モータ１５、クラッチ１８、トランスミッショ
ン１３ａの作動を制御する。
【００２６】図３は、制御装置１０ｃによる電動モータ
１５、クラッチ１８、トランスミッション１３ａの作動
を制御する制御プログラムを実行するフローチャートで
ある。制御装置１０ｃを構成するマイクロコンピュータ
は、ステップ１０１にて、４ＷＤスイッチがＯＮ状態で
あると判定した場合には、ステップ１０２にて、電動モ
ータ１５の作動状態を選択すべき判定を行う。また、マ
イクロコンピュータは、ステップ１０１にて、４ＷＤス
イッチがＯＦＦ状態であると判定した場合には、ステッ
プ１０３にてクラッチ１８をＯＦＦして、制御プログラ
ムの実行を終了する。
【００２７】マイクロコンピュータは、ステップ１０２
にて、電動モータ１５が発電作動を選択すべきか否かの
発電制御の判定を行う。発電制御の判定は、高電圧バッ
テリー１７の電圧、車輪速、ブレーキの作動状態に基づ
いて行い、高電圧バッテリー１７の電圧が所定値以下
で、車輪速が所定値以下で、ブレーキが作動状態にある
場合には発電制御と判定して、プログラムをステップ１
０４に進め、ステップ１０４にてクラッチ１８をＯＮ
し、ステップ１０５にて電動モータ１５を発電作動可能
態に制御する。これにより、電動モータ１５は、後輪１
９ｄ側からの駆動力により駆動して回生電力を発生させ
る。発生した回生電力は、制御装置１０ｃの駆動回路１
０ｃ2を介して高電圧バッテリー１７に蓄電され、高電
圧バッテリー１７の電圧を所定値以上に上昇させる。
【００２８】マイクロコンピュータは、ステップ１０２
にて、発電制御でないと判定した場合には、プログラム
をステップ１０６に進め、ステップ１０６にて、電動モ
ータ１５が駆動作動を選択すべきか否かの駆動制御の判
定を行う。駆動制御の判定は、アクセル開度センサ、車
輪速センサ、μセンサ等の信号に基づいて行い、車両は
低速状態でアクセル開度が一定以上である場合には駆動
制御と判定して、プログラムをステップ１０７に進め、
ステップ１０７にてクラッチ１８をＯＮし、トランスミ
ッション１３ａの変速段を２速に切替える。
【００２９】マイクロコンピュータは、ステップ１０８
では、電動モータ１５を駆動可能状態に制御するととも
に、高電圧バッテリー１７から制御装置１０ｃの駆動回
路１０ｃ2を介して電動モータ１５へ電力を供給する。
これにより、後輪１９ｄは、電動モータ１５の駆動によ
って駆動し、車両を四輪駆動走行状態とする。
【００３０】また、マイクロコンピュータは、ステップ
１０６にて、駆動制御ではないと判定した場合には、プ
ログラムをステップ１０９に進めてクラッチ１８をＯＦ
Ｆにするとともに、ステップ１１０にて、高電圧バッテ
リー１７から電動モータ１５へ電力を供給することなく
電動モータ１５を非駆動状態に維持する。
【００３１】マイクロコンピュータは、以上の制御プロ
グラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行す
る。この場合、ステップ１０６における駆動制御の判定
において、路面のμ値が設定された所定値未満である場
合には、マイクロコンピュータは、スノー駆動走行モー
ドを選択したものとして駆動制御と判定して、プログラ
ムをステップ１０７に進め、ステップ１０７にてクラッ
チ１８をＯＮし、トランスミッション１３ａの変速段を
２速に切替え、ステップ１０８にて車両を四輪駆動走行
状態とする。
【００３２】このように、当該駆動装置を搭載した前後
輪駆動車１０においては、制御装置１０ｃの作動によ
り、必要時、車両を四輪駆動状態に円滑に変更すること
ができるとともに、後輪１９ｄの駆動源である電力を、
その消費に応じて支障なく蓄電することができるもので
あるが、後輪１９ｄの駆動手段である電動モータ１５を
駆動する駆動源として高電圧バッテリー１７の蓄電電力
を採用して、電動モータ１５を駆動する専用の発電機の
使用を廃止している。高電圧バッテリー１７は、車両の
狭いスペースのどこにでも搭載可能であり、従って、当
該駆動装置の車両への搭載性は極めて良好である。
【００３３】また、電動モータ１５の駆動源として、電
動モータ１５を駆動させる専用の発電機に替えて高電圧
バッテリー１７の蓄電電力を採用することにより、四輪
駆動車の構成には、二輪駆動車の設計を大幅に変更する
必要がなくて、四輪駆動車の構成を構成する場合に、四
輪駆動車の専用設計が不要となる。このため、四輪駆動
車を構成するためのコストの増大を大幅に軽減すること
ができる。
【００３４】また、当該駆動装置においては、高電圧バ
ッテリー１７の蓄電用電源として、主駆動手段であるエ
ンジン１１にて駆動するジェネレータ１２で発生する電
力を蓄電する低電圧バッテリー１４を選定して、低電圧
バッテリー１４の蓄電電力を高電圧に変換して高電圧バ
ッテリー１７に蓄電させるＤＣ−ＤＣコンバータ１６を
備える構成としている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、
高電圧バッテリー１７と同様に、車両の狭いスペースの
どこにでも搭載可能であり、従って、当該駆動装置の車
両への良好な搭載性は十分に確保される。
【００３５】また、当該駆動装置においては、後輪１９
ｄの駆動手段として、電気的エネルギーと機械的エネル
ギーを選択的に変換して出力可能な他励磁式の電動モー
タ１５を採用して、高電圧バッテリー１７の蓄電用電源
として電動モータ１５を選定し、電動モータ１５で発生
する回生電力によっても、高電圧バッテリー１７を蓄電
するように構成している。かかる構成によれば、電動モ
ータ１５の回生電力を有効に利用して、エネルギーの利
用効率を高めることができる。
【００３６】また、当該駆動装置においては、電動モー
タ１５の駆動力の後輪１９ｄ側への伝達を断続するクラ
ッチ１８、および、駆動装置の各構成部品を車両の状態
に応じて制御する制御装置１０ｃを備える構成としてい
る。これにより、当該駆動装置を、意図する車両状態を
的確に形成すべく作動させて、総合的に、エネルギーの
利用効率を一層高めることができる。
【００３７】しかして、当該駆動装置においては、特
に、四輪駆動走行モードとスノー駆動走行モード（低μ
路駆動走行モード）を同期させていて、四輪駆動走行モ
ードでは、トランスミッション１３ａの変速段を２速に
切替作動する構成としている。このため、車両の四輪駆
動走行時、前輪１３ｅが低μ路上で駆動する場合におい
ても、トランスミッション１３ａからの出力が過大なも
とはならずに前輪１３ｅの空転状態の発生が防止され
て、車両の四輪駆動走行時における走行性能の低下が防
止される。
【００３８】なお、当該駆動装置の制御装置１０ｃで
は、制御プログラムを、電動モータ１５の駆動時には、
トランスミッションの変速段を２速に切替制御する構成
としているが、この変速段の切替制御では、１速に相当
する減速比より小さな減速比にはならない変速段である
２速以上（最大減速比より大）に切替制御するようにし
てもよい。また、変速段として固定された変速段を持た
ない変速機の場合には、最大減速比にはならない変速制
御を行うようにしてもよい。
【００３９】図４は、本発明に係る第２駆動装置を搭載
して形成した第２の四輪駆動車２０を概略的に示してい
る。当該駆動装置は、前輪２３ｅ側を駆動する第１駆動
機構２０ａ、後輪２９ｄ側を駆動する第２駆動機構２０
ｂ、および、第２駆動機構２０ｂを制御する制御機構２
０ｃを備えている。
【００４０】第２駆動装置においては、第２駆動機構２
０ｂが第１駆動装置における第２駆動機構１０ｂとはわ
ずかに相違するが、その他の構成については実質的に同
じである。従って、第２駆動装置にあっては、第１駆動
装置と同じ構成部品や構成部位については、これらに付
した符号に類似する２０番台の符号を付して、その詳細
な説明を省略する。
【００４１】第２駆動装置を構成する第２駆動機構２０
ｂは、電動モータ２５、高電圧バッテリー２７、および
クラッチ２８を備えているが、ＤＣ−ＤＣコンバータを
備えていない。第２駆動機構２０ｂにおいては、高電圧
バッテリー２７は低電圧バッテリー２４とは切り離され
ていて、低電圧バッテリー２４は補機駆動専用のバッテ
リーとなっていて、高電圧バッテリー２７の電力供給源
にはなっていない。電動モータ２５は、電気的エネルギ
ーと機械的エネルギーを選択的に変換して出力可能な電
動モータである。
【００４２】第２駆動機構２０ｂにおいては、電動モー
タ２５は、制御装置２０ｃの駆動回路を介して、高電圧
バッテリー２７から電力の供給を受けて駆動し、電動モ
ータ２５の駆動力は減速ギヤ列２９ａ、電磁クラッチ２
８、およびリヤディファレンシャル２９ｂを経て各ドラ
イブシャフト２９ｃに伝達され、各ドライブシャフト２
９ｃによって後輪２９ｄが駆動される。また、電動モー
タ２５は、後輪２９ｄ側からの駆動力を受けた場合に
は、発電機として機能して回生電力を発生させる。発生
した回生電力は、制御装置２０ｃを構成する駆動回路を
介して、高電圧バッテリー２７に蓄電される。
【００４３】第２駆動装置を構成する制御装置２０ｃ
は、第２駆動機構２０ｂを制御し、これにより、第２駆
動装置においては、必要時、車両を四輪駆動状態に円滑
に形成することができるとともに、後輪２９ｄの駆動源
である電力を、その消費に応じて支障なく高電圧バッテ
リー２７に蓄電することができるものである。
【００４４】このように、第２駆動装置においては、後
輪２９ｄの駆動手段である電動モータ２５を駆動する駆
動源として高電圧バッテリー２７の蓄電電力を採用し
て、電動モータ２５を駆動する専用の発電機の使用を廃
止している。高電圧バッテリー２７は、車両の狭いスペ
ースのどこにでも搭載可能であり、従って、当該駆動装
置の車両への搭載性は極めて良好である。
【００４５】また、第２駆動装置は、低電圧バッテリー
２４の力を高電圧バッテリー２７の電力源として使用し
ない点において第１駆動装置とは相違するが、第１駆動
装置と略同様の作用効果を奏するものである。しかしな
がら、第２駆動装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータを備えて
いない点で、第１駆動装置に比較して、より優れた車両
搭載性を有しているとともに、コストの低減を図ること
ができるものである。
【００４６】当該駆動装置を搭載する第２の四輪駆動車
２０においても、その四輪駆動モードへの切替時の制御
では、第１の四輪駆動車１０と同様に、四輪駆動走行モ
ードとスノー駆動走行モード（低μ路駆動走行モード）
を同期させていて、四輪駆動走行モードでは、トランス
ミッション２３ａの変速段を２速（または最大減速比以
上）に切替作動する構成としている。このため、車両の
四輪駆動走行時、前輪２３ｅが低μ路上で駆動する場合
においても、トランスミッション２３ａからの出力が過
大なもとはならずに前輪２３ｅの空転状態の発生が防止
されて、車両の四輪駆動走行時における走行性能の低下
が防止される。
【００４７】図５は、本発明に係る第３駆動装置を搭載
して形成した第３の四輪駆動車３０を概略的に示してい
る。当該駆動装置は、前輪側を駆動する第１駆動機構３
０ａと、後輪側を駆動する第２駆動機構３０ｂと、これ
ら両駆動機構３０ａ，３０ｂを総合的に制御する制御装
置３０ｃを備えている。
【００４８】第１駆動機構３０ａは、内燃機関であるエ
ンジン３１および発電機であるジェネレータ３２を備え
ている。第１駆動機構３０ａにおいて、エンジン３１の
駆動力は、トランスミッション３３ａ、減速ギヤ列３３
ｂ、フロントディファレンシャル３３ｃを経て各ドライ
ブシャフト３３ｄに伝達され、各ドライブシャフト３３
ｄによって前輪３３ｅが駆動される。この間、エンジン
３１は、ジェネレータ３２を駆動して電力を発生させ
る。
【００４９】第２駆動機構３０ｂは、電動モータ３４お
よび電磁クラッチ３５を備えている。電動モータ３４
は、高電圧の電力の供給を受けて駆動する。クラッチ３
５がＯＮして結合している場合に電動モータ３４が駆動
すると、電動モータ３４の駆動力は、減速ギヤ列３６
ａ、クラッチ３５、およびリヤディファレンシャル３６
ｂを経て各ドライブシャフト３６ｃに伝達され、各ドラ
イブシャフト３６ｃによって後輪３６ｄが駆動される。
【００５０】第１駆動機構３０ａを構成するジェネレー
タ３２は発電電圧可変の発電機であって、切替スイッチ
３７を介して、低電圧バッテリー３８と電動モータ３４
とに選択的に接続される構成となっている。低電圧バッ
テリー３８は、車両に搭載されている各種の補機部品３
９を駆動すべく機能する。切替スイッチ３７の切替操作
は、制御装置３０ｃの駆動回路３０ｃ2を介し行われ
る。
【００５１】制御装置３０ｃは、図６に示すように、ア
クセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセン
サＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイ
ッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、路面の状態
を検出するμセンサＳ6、トランスミッション３３ａの
変速段を検出する変速段センサＳ7に接続されているも
ので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）３０ｃ1および駆
動回路３０ｃ2を備えている。
【００５２】ＭＰＵ３０ｃ1は、ＣＰＵと、電動モータ
３４、クラッチ３５、切替スイッチ３７、トランスミッ
ション３３ａの変速段の切替を制御する制御プログラム
やデータを保持するメモリを有するもので、各センサＳ
1〜Ｓ7にて出力される検出信号を、インタフェースを介
して取り込んで、電動モータ３４、クラッチ３５、切替
スイッチ３７、トランスミッション３３ａの動作すべき
状態を判定し、電動モータ３４，クラッチ３５、切替ス
イッチ３７、トランスミッション３３ａの動作すべき状
態を、指令信号の形で、インタフェースを介して駆動回
路３０ｃ2へ出力する。
【００５３】駆動回路３０ｃ2は、ＭＰＵ３０ｃ1からの
指令信号に基づいて、切替スイッチ３７の切替動作を制
御し、電動モータ３４の駆動動作を制御し、クラッチ３
５のＯＮ−ＯＦＦ動作を制御し、かつ、トランスミッシ
ョン３３ａの変速段の切替動作を制御する。
【００５４】ＭＰＵ３０ｃ1は、車両の四輪駆動走行モ
ードの制御プログラムと、スノー駆動走行モード（低μ
路走行モード）の制御プログラムを有するが、これら両
制御プログラムは実質的には共通するものである。これ
に伴い、四輪駆動走行モードの選択を指示する４ＷＤス
イッチとスノー駆動走行モードの選択を指示するスノー
ドモードスイッチは、互いに兼用される同一のスイッチ
である。従って、四輪駆動走行モードを形成する制御の
説明では、これらの各機能を有するスイッチを４ＷＤス
イッチと称することとする。
【００５５】制御装置３０ｃは、４ＷＤスイッチがＯＮ
（四輪駆動走行モードを指示）している場合に、電動モ
ータ３４、クラッチ３５、切替スイッチ３７およびトラ
ンスミッション３３ａの作動状態を選択する制御を行
う。制御装置３０ｃは、アクセル開度センサＳ1、車輪
速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、高電圧バッテリーの
電圧センサＳ4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイ
ッチセンサＳ5、路面状態を検出するμセンサＳ6、トラ
ンスミッション３３ａの変速段センサＳ7からの信号に
基づいて、電動モータ３４が作動すべき状態、クラッチ
３５の作動すべき状態、切替スイッチ３７の作動すべき
状態、トランスミッション３３ａの作動すべき状態を判
定する。判定結果は、指令信号として駆動回路３０ｃ2
に出力される。駆動回路３０ｃ2は、当該指令信号に基
づいて、電動モータ３４、クラッチ３５、トランスミッ
ション３３ａの作動を制御する。
【００５６】制御装置３０ｃを構成するマイクロコンピ
ュータは、４ＷＤスイッチがＯＮしている場合に、四輪
駆動状態を選択すべきか否かを判定し、四輪駆動状態を
選択すべき判定をした場合には、クラッチ３５をＯＮし
て結合動作し、次いで、切替スイッチ３７の切替状態を
選択し得る状態にあるか否かを判定し、切替スイッチ３
７が切替状態を選択し得る状態にあると判定した場合に
は、切替スイッチ３７を切替動作し、ジェネレータ３２
の発電状態を低電圧側から高電圧側に切替えて、ジェネ
レータ３２を電動モータ３４に接続し、かつ、トランス
ミッション３３ａの変速段を２速に切替える。
【００５７】これにより、ジェネレータ３２は、高電圧
の電力を電動モータ３４に供給して、電動モータ３４を
駆動して車両を四輪駆動状態に形成する。なお、マイク
ロコンピュータによる四輪駆動状態を選択すべきか否か
の判定は、アクセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、
ブレーキセンサＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ
4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5
からの検出信号に基づいて行い、車両の発進時、加速
時、低速走行時等で、低電圧バッテリー３８に十分な蓄
電量が残存している場合に、四輪駆動状態を形成する。
【００５８】制御装置３０ｃを構成するマイクロコンピ
ュータは、以上の制御プログラムを、図７に示すフロー
チャートに基づいて実行する。マイクロコンピュータ
は、ステップ１２１にて低電圧バッテリー３８の蓄電電
力の残量をモニタし、蓄電電力の残量が所定値Ａ未満で
あると判定した場合にはプログラムをステップ１２２に
進め、また、蓄電電力の残量が所定値Ａ以上であると判
定した場合にはプログラムをステップ１２３に進める。
【００５９】マイクロコンピュータは、ステップ１２２
にて、低電圧側における電力の現在の消費量をモニタ
し、消費量が所定値Ｂ未満である場合にはプログラムを
ステップ１２３に進め、また、消費量が所定値Ｂ以上で
ある場合にはプログラムをステップ１２４に進める。こ
れにより、ジェネレータ３２と低電圧バッテリー３８お
よび補機部品３９との接続関係が保持され、ジェネレー
タ３２は、低電圧バッテリー３８および補機部品３９へ
の低電圧の電力の供給を継続する。
【００６０】マイクロコンピュータは、ステップ１２３
では、車両が四輪駆動すべき状態か否かを判定し、車両
が四輪駆動すべき状態ではないと判定した場合には、プ
ログラムをステップ１２４に進める。これにより、ジェ
ネレータ３２と低電圧バッテリー３８および補機部品３
９との接続関係が保持され、ジェネレータ３２は、低電
圧バッテリー３８および補機部品３９への低電圧の電力
の供給を継続する。
【００６１】マイクロコンピュータは、ステップ１２３
にて、車両が四輪駆動すべき状態にあると判定した場合
にはプログラムをステップ１２５に進める。マイクロコ
ンピュータは、ステップ１２５では、クラッチ３５をＯ
Ｎし、トランスミッション３３ａの変速段を２速に切替
え、切替スイッチ３７を電動モータ３４側へ切替え、か
つ、ジェネレータ３２を高電圧発電側に切替える。これ
により、電動モータ３４はジェネレータ３２から高圧の
電力の供給を受けて駆動し、車両を四輪駆動状態に形成
する。
【００６２】このように、当該駆動装置においては、制
御装置３０ｃの作動により、必要時、車両を四輪駆動状
態に円滑に形成することができるが、当該駆動装置で
は、主駆動手段であるエンジン３１にて駆動して電力を
発生する発電機として、従来の発電機に替えて、発電電
圧可変のジェネレータ３２を採用し、ジェネレータ３２
を従来の低電圧系補機側である低電圧バッテリー３８お
よび補機部品３９と、高電圧系の電動モータ３４とに選
択的に接続可能に構成している。これにより、当該駆動
装置においては、ジェネレータ３２で電動モータ３４を
駆動して後輪３６ｄ側を駆動させることができて、ジェ
ネレータ３２の電力によって車両を四輪駆動状態に形成
することができる。
【００６３】また、当該駆動装置においては、主駆動手
段であるエンジン３１にて駆動して電力を発生する発電
機として、従来の発電機に替えて、発電電圧可変のジェ
ネレータ３２を採用して、ジェネレータ３２を電動モー
タ３４の駆動源としていることから、電動モータ３４を
駆動するための専用の発電機や、その他の電動機専用の
駆動手段は不要である。従って、当該駆動装置の車両へ
の搭載性は極めて良好である。
【００６４】また、当該駆動装置においては、主駆動手
段であるエンジン３１にて駆動して電力を発生する発電
機として発電電圧可変のジェネレータ３２を採用して構
成されていることから、当該駆動装置を採用して四輪駆
動車を構成する場合、二輪駆動車の構成を大幅に変更す
る必要はなく、四輪駆動車を構成する場合の四輪駆動車
両の専用設計を省略することができる。
【００６５】このため、四輪駆動車を構成するためのコ
ストの増大を大幅に軽減することができる。また、当該
駆動装置は、それ自体、新たな高価な部品の追加が不要
であることから、四輪駆動車を構成するためのコストの
増大を一層大幅に軽減することができる。
【００６６】当該駆動装置において、車両を四輪駆動状
態にすることが要求される場合、例えば、車両の発進時
や低速走行時等の短時間の間、ジェネレータ３２から電
力を電動モータ３４に供給することから、低電圧系の補
機部品３９側への電力は、従来の低電圧バッテリー３７
から供給することになり、この場合には、一時的に、低
電圧系の補機部品３９側への要求電力が不足することが
あり得る。
【００６７】当該駆動装置においては、この場合を想定
して、一時的に低電圧系の補機部品３９側への要求電力
が不足する場合には、ジェネレータ３２の高電圧系の電
動モータ３４への接続を中止する制御機能を備える制御
装置３０ｃを採用している。これにより、車両の四輪駆
動状態の形成を一旦中断して、低電圧系補機側への要求
電力の不足を補うことができる。
【００６８】しかして、当該駆動装置においては、特
に、四輪駆動走行モードとスノー駆動走行モード（低μ
路駆動走行モード）を同期させていて、四輪駆動走行モ
ードでは、トランスミッション３３ａの変速段を２速に
切替作動する構成としている。このため、車両の四輪駆
動走行時、前輪３３ｅが低μ路上で駆動する場合におい
ても、トランスミッション３３ａからの出力が過大なも
とはならずに前輪３３ｅの空転状態の発生が防止され
て、車両の四輪駆動走行時における走行性能の低下が防
止される。
【００６９】なお、当該駆動装置の制御装置３０ｃで
は、制御プログラムを、電動モータ３４の駆動時には、
トランスミッションの変速段を２速に切替制御する構成
としているが、この変速段の切替制御では、１速に相当
する減速比より小さな減速比にはならない変速段である
２速以上（最大減速比より大）に切替制御するようにし
てもよい。また、変速段として固定された変速段を持た
ない変速機の場合には、最大減速比にはならない変速制
御を行うようにしてもよい。
【００７０】このように、上記した各四輪駆動車１０〜
３０を構成している各駆動装置においては、前輪の空転
状態の発生を規制して車両の四輪駆動走行時における走
行性能の低下を防止すべく、四輪駆動走行モードとスノ
ー駆動走行モード（低μ路駆動走行モード）を同期させ
ていて、四輪駆動走行モードでは、トランスミッション
の変速段を、同トランスミッションから後輪側への出力
を所定値に制限する構成とし、車両の四輪駆動走行時、
前輪が低μ路上で駆動する場合においてもトランスミッ
ションからの出力が過大にならないようにしている。
【００７１】当該車輪の空転防止手段は、本発明に係る
駆動装置における一例の空転防止手段であって、本発明
に係る各駆動装置においては、空転防止手段として、四
輪駆動走行モードを選択した場合には、エンジン等の主
駆動手段の出力を所定値に規制して前輪等の主駆動輪側
への出力を制限する出力制限手段を採用することができ
る。当該出力制限制御は、主駆動手段が内燃機関である
エンジンにあっては、ＥＦＩの燃料噴射量を抑える制御
や、スロットルを絞る制御等により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１駆動装置を搭載して構成した
第１の四輪駆動車の概略的構成図である。
【図２】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図で
ある。
【図３】同制御装置が実行する制御プログラムのフロー
チャートである。
【図４】本発明に係る第２駆動装置を搭載して構成した
第２の四輪駆動車の概略的構成図である。
【図５】本発明に係る第３駆動装置を搭載して構成した
第３の四輪駆動車の概略的構成図である。
【図６】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図で
ある。
【図７】同制御装置が実行する制御プログラムのフロー
チャートである。
【符号の説明】
１０，２０，３０…四輪駆動車、１０ａ，２０ａ，３０
ａ…第１駆動機構、１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ…第２駆動
機構、１０ｃ，２０ｃ，３０ｃ…制御装置、１１，２
１，３１…エンジン、１２，２２，３２…ジェネレー
タ、１３ａ，２３ａ，３３ａ…トランスミッション、１
３ｂ，２３ｂ，３３ｂ…減速ギヤ列、１３ｃ，２３ｃ，
３３ｃ…フロントディファレンシャル、１３ｅ，２３
ｅ，３３ｅ…前輪、１４，２４，３８…低電圧バッテリ
ー、１５，２５，３４…電動モータ、１６…ＤＣ−ＤＣ
コンバータ、１７，２７…高電圧バッテリー、１８，２
８，３５…電磁クラッチ、１９ａ，２９ａ，３６ａ…減
速ギヤ列、１９ｂ，２９ｂ，３６ｂ…リヤディファレン
シャル、１９ｃ，２９ｃ，３６ｃ…ドライブシャフト、
１９ｄ，２９ｄ，３６ｄ…後輪、３７…切替スイッチ、
３９…補機部品。
フロントページの続き (72)発明者 酒井 俊文 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 酒井 直行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 大野 明浩 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA03 AB02 AB27 3D043 AA04 AB01 AB17 EA03 EA05 EA18 EA42 EB03 EB07 EB12 EE01 EE06 EF14 EF22 EF24

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】前後輪の一方である主駆動輪側を駆動する
    主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動す
    る副駆動手段を備え、前記主駆動手段による前記主駆動
    輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形成
    し、かつ、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動
    と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動によりこ
    れら両輪の前後両輪駆動走行状態を形成する形式の前後
    輪駆動車用の駆動装置であり、当該駆動装置は、前後両
    輪駆動走行モードを選択した場合に、前記主駆動車輪側
    への出力を所定値に制限する出力制限制御手段を備えて
    いることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の前後輪駆動車用駆動装置
    において、前記出力制限制御手段は、前記主駆動手段か
    らの出力を制限するものであることを特徴とする前後輪
    駆動車用の駆動装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の前後輪駆動車用駆動装置
    において、前記出力制限制御手段は、変速機からの出力
    を制限するものであることを特徴とする前後輪駆動車用
    の駆動装置。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動
    装置であり、当該駆動装置は、前後両輪駆動走行モード
    と低μ路駆動走行モードを備え、前後両輪駆動走行モー
    ドと低μ路駆動走行モードが同期されていることを特徴
    とする前後輪駆動車用の駆動装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動
    装置であり、当該駆動装置は、前後両輪駆動走行モード
    と低μ路駆動走行モードを備え、前後両輪駆動走行モー
    ドを形成する指令信号と低μ路駆動走行モードを形成す
    る指令信号が同期されていることを特徴とする前後輪駆
    動車用の駆動装置。
  6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動
    装置であり、当該駆動装置は、車両が所定の車速以下の
    場合、前後両輪駆動走行モードを形成する指令信号に基
    づき、前記主駆動手段の出力を制限するものであること
    を特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。
  7. 【請求項７】請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動
    装置であり、当該駆動装置は、変速機が最大減速比では
    ない減速比への切替選択時に前後両輪駆動走行モードを
    形成する指令信号が出力し、または、前後両輪駆動走行
    モードを形成する指令信号が出力した際に変速機が最大
    減速比ではない減速比に切替選択されることを特徴とす
    る前後輪駆動車用の駆動装置。
  8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか一項に記載の前後
    輪駆動車用の駆動装置であって、主駆動輪側を駆動する
    主駆動手段は内燃機関であるエンジンであり、かつ、副
    駆動輪側を駆動する副駆動手段は電動モータであること
    を特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。
  9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか一項に記載の前後
    輪駆動車用の駆動装置であって、前輪を駆動する主駆動
    手段は内燃機関であるエンジンであり、かつ、後輪側を
    駆動する副駆動手段は電動モータであって、同電動モー
    タの駆動源として、前記エンジンにて駆動して電力を発
    電するジェネレータを備えていることを特徴とする前後
    輪駆動車用の駆動装置。
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