JP3525879B2 - 4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置 - Google Patents

4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置

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JP3525879B2
JP3525879B2 JP2000282895A JP2000282895A JP3525879B2 JP 3525879 B2 JP3525879 B2 JP 3525879B2 JP 2000282895 A JP2000282895 A JP 2000282895A JP 2000282895 A JP2000282895 A JP 2000282895A JP 3525879 B2 JP3525879 B2 JP 3525879B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御クラッチ
の締結トルクを制御することにより前後輪への駆動トル
ク配分を可変に制御する4輪駆動車に適用される前後輪
トルク配分制御装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】従来、前後輪に伝達されるトルク配分を
制御する電子制御クラッチを有する4輪駆動車で、異径
タイヤを装着している場合において、異径タイヤ検知
後、警報のみ(前後輪配分トルクは制御しないで)、あ
るいは、前後輪配分トルクを2輪駆動側に近づけるもの
が知られている(特開平04−103433号公報等参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置にあっては、下
記に述べる問題があった。 (1)警報のみ 車速が上がっても配分トルクが大きい場合(クラッチ締
結状態)、異径タイヤによって発生する前後輪回転速度
差を電子制御クラッチのプレートの相対回転では吸収で
きないため、ドライバがタイヤ交換等により対処しない
とドライブトレーンに悪影響を与える可能性がある。 (2)一定値制御 トルク配分を十分に小さい一定値にすると、発進時等に
良好な発進性が得られる4輪駆動性能が低下する。
【0004】本発明は、上記問題に着目してなされたも
ので、第1の目的とするところは、大きな前後輪配分ト
ルクが必要な発進時に、発進性を高める本来の4輪駆動
性能を損なわずに、異径タイヤによるドライブトレーン
への悪影響を軽減することができる4輪駆動車の前後輪
トルク配分制御装置を提供することにある。
【0005】また、第2の目的とするところは、定常走
行時に、前後輪配分トルクを正常タイヤ装着時のトルク
に近づけることで、最低限の4輪駆動性能を確保するこ
とができる4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、請求項1記載の発明では、前後輪に伝達される
トルク配分を制御する電子制御クラッチを有する4輪駆
動車において、前後輪のいずれかで異径タイヤを装着し
ている場合、その異径程度を検出する異径タイヤ程度検
出手段と、前記電子制御クラッチを介して伝達されるド
ライバ要求トルクをドライバ操作に応じて算出するドラ
イバ要求トルク算出手段と、車速を検出する車速検出手
段と、車両の発進時のトルクを車速で制限する制限車速
を、異径タイヤ程度が大きいほど低車速とする発進時制
限車速決定手段と、異径タイヤを装着しての発進時等で
あって、検出される車速が発進時制限車速となるまでは
算出されたドライバ要求トルクを得る指令を前記電子制
御クラッチに出力する発進時トルク配分制御手段と、を
備えていることを特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明では、請求項1に記載
の4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置において、検
出された異径タイヤ程度が設定値より大きい場合、異径
タイヤ程度が大きいほど制限トルクを小さな値に決定す
る発進時制限トルク決定手段を設け、前記発進時トルク
配分制御手段を、ドライバ要求トルクが発進時制限トル
クを超える場合、発進時制限トルクを得る指令を前記電
子制御クラッチに出力する手段としたことを特徴とす
る。
【0008】上記第2の目的を達成するため、請求項3
記載の発明では、前後輪に伝達されるトルク配分を制御
する電子制御クラッチを有する4輪駆動車において、前
後輪のいずれかで異径タイヤを装着している場合、その
異径程度を検出する異径タイヤ程度検出手段と、車両の
定常走行時を検出する定常走行時検出手段と、異径タイ
ヤ装着時には、前後輪回転速度差に対する定常走行トル
ク特性の傾きであるトルクゲインを、異径タイヤ程度が
大きいほど正常タイヤ装着時のトルクゲインより小さ
く、かつ、0より大きい値のトルクゲインに決定する定
常走行トルクゲイン決定手段と、決定されたトルクゲイ
ンと前後輪回転速度差とを掛け合わせることで定常走行
トルクを算出する定常走行トルク算出手段と、異径タイ
ヤを装着しての定常走行時、算出された定常走行トルク
を得る指令を前記電子制御クラッチに出力する定常走行
時トルク配分制御手段と、を備えていることを特徴とす
る。
【0009】請求項4記載の発明では、請求項3に記載
の4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置において、前
記電子制御クラッチを介して伝達されるドライバ要求ト
ルクをドライバ操作に応じて算出するドライバ要求トル
ク算出手段を設け、前記定常走行時トルク配分制御手段
を、定常走行トルクがドライバ要求トルク以上の場合、
ドライバ要求トルクを得る指令を前記電子制御クラッチ
に出力し、定常走行トルクがドライバ要求トルク未満の
場合、定常走行トルクを得る指令を前記電子制御クラッ
チに出力する手段としたことを特徴とする。
【0010】請求項5記載の発明では、請求項1ないし
請求項4に記載の4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装
置において、前後輪回転速度差を検出する前後輪回転速
度差検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記
電子制御クラッチを介して伝達される前後輪配分トルク
相当値を検出する前後輪配分トルク相当値検出手段を設
け、前記異径タイヤ検出手段を、車速検出値が設定車速
以上で、且つ、前後輪配分トルク相当値が設定値以下の
条件が成立するときに、検出される前後輪回転速度差に
基づいて異径タイヤ程度を検出する手段としたことを特
徴とする。
【0011】請求項6記載の発明では、請求項5に記載
の4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置において、前
記異径タイヤ検出手段を、保証できる異径度範囲の中で
異径度最大の異径タイヤを用いた場合、前後輪回転速度
差により発生する締結トルクによってクラッチ温度が使
用限界になる時間を予め計測し、この限界時間となる前
のできるだけ長い時間を異径タイヤ検出時間とする手段
としたことを特徴とする。
【0012】
【発明の作用および効果】請求項1記載の発明にあって
は、異径タイヤ程度検出手段において、前後輪のいずれ
かで異径タイヤを装着している場合、その異径程度が検
出される。また、ドライバ要求トルク算出手段におい
て、電子制御クラッチを介して伝達されるドライバ要求
トルクがドライバ操作に応じて算出され、車速検出手段
において、車速が検出され、発進時制限車速決定手段に
おいて、検出された異径タイヤ程度が設定値より大きい
場合、異径タイヤ程度が大きいほど制限トルクを小さな
値に決定される。そして、異径タイヤを装着しての発進
時等であって、発進時トルク配分制御手段において、検
出される車速が発進時制限車速となるまでは算出された
ドライバ要求トルクを得る指令が電子制御クラッチに出
力され、前後輪に伝達されるトルク配分が4輪駆動側に
制御される。すなわち、大きな駆動スリップにより前後
輪回転速度差が発生する発進時には、なるべく駆動トル
クを4輪配分とし、駆動スリップを抑えた発進性能を得
たい。しかし、異径タイヤの装着時に正常タイヤ装着時
と同様にトルク配分制御をそのまま行うと、車速が上が
っても前後輪配分トルクが大きくクラッチ完全締結状態
が維持されるような場合、異径タイヤにより発生する前
後輪回転速度差を電子制御クラッチで吸収できず、ドラ
イブトレーン(駆動系)にねじりトルクが生じる。ま
た、クラッチ締結力が十分に高くないと、異径タイヤに
より発生する前後輪回転速度差をクラッチプレートの相
対回転により吸収できるが、クラッチ締結力が付与され
た状態での相対回転となることで高い摩擦熱が発生し、
クラッチの熱劣化を促進する。いずれにせよドライバー
がタイヤ交換等で対処しないと、電子制御クラッチを含
むドライブトレーンに悪影響を与える。一方、異径タイ
ヤを装着しての発進時、前後輪へのトルク配分を2輪駆
動側近づけると、ドライブトレーンへの悪影響は解消さ
れるものの、発進時に4輪駆動性能を生かした高い発進
性が得られない。そこで、発進時に前後輪へのトルク配
分を優先して許可する車速(発進時制限車速)を、異径
タイヤの程度に応じて切り換えるようにした。これによ
って、発進時制限車速までという限られた条件下で、ド
ライバ要求トルクにより4輪駆動性能を発揮させること
ができる。よって、大きな前後輪配分トルクが必要な発
進時に、発進性を高める本来の4輪駆動性能を損なわず
に、異径タイヤによるドライブトレーンへの悪影響を軽
減することができる。
【0013】請求項2記載の発明にあっては、発進時制
限トルク決定手段において、検出された異径タイヤ程度
が設定値より大きい場合、異径タイヤ程度が大きいほど
制限トルクが小さな値に決定される。そして、発進時ト
ルク配分制御手段において、ドライバ要求トルクが発進
時制限トルクを超える場合、発進時制限トルクを得る指
令が電子制御クラッチに出力される。よって、異径タイ
ヤを装着しての発進時、電子制御クラッチの締結による
配分トルクが発進時制限トルクを超えることがなく、最
大トルクが発進時制限トルクに規定されることで、異径
度合いの高いタイヤを装着しての発進時等で、ドライバ
要求トルクが発進時制限トルクを超えるような場合、過
大な前後輪配分トルクによりドライブトレーンに与える
悪影響を確実に軽減することができる。
【0014】請求項3記載の発明にあっては、異径タイ
ヤ程度検出手段において、前後輪のいずれかで異径タイ
ヤを装着している場合、その異径程度が検出される。ま
た、定常走行時検出手段において、車両の定常走行時が
検出され、定常走行トルクゲイン決定手段において、異
径タイヤ装着時には、前後輪回転速度差に対する定常走
行トルク特性の傾きであるトルクゲインが、異径タイヤ
程度が大きいほど正常タイヤ装着時のトルクゲインより
小さく、かつ、0より大きい値のトルクゲインに決定さ
れ、定常走行トルク算出手段において、決定されたトル
クゲインと前後輪回転速度差とを掛け合わせることで定
常走行トルクが算出される。そして、異径タイヤを装着
しての定常走行時、定常走行時トルク配分制御手段にお
いて、算出された定常走行トルクを得る指令が電子制御
クラッチに出力され、前後輪に伝達されるトルク配分が
制御される。すなわち、異径タイヤの装着時に正常タイ
ヤ装着時と同様に前後輪回転速度差対応のトルク配分制
御をそのまま行うと、異径タイヤを原因とする前後輪回
転速度差の発生分だけ前後輪配分トルクが大きくなる。
そこで、異径タイヤを装着しての定常走行時、異径タイ
ヤによる前後輪回転速度差で発生する前後輪配分トルク
を、異径タイヤの程度によりトルクゲインを切り換えて
制限するようにした。これによって、異径タイヤを原因
とする前後輪配分トルクの増加影響をトルクゲインの切
り換えにより排除もしくは軽減することが可能となり、
前後輪配分トルクが正常タイヤ装着時のトルクに近いも
のとなる。よって、定常走行時に、前後輪配分トルクを
正常タイヤ装着時のトルクに近づけることで、最低限の
4輪駆動性能を確保することができる。
【0015】請求項4記載の発明にあっては、ドライバ
要求トルク算出手段において、電子制御クラッチを介し
て伝達されるドライバ要求トルクがドライバ操作に応じ
て算出され、定常走行時トルク配分制御手段において、
定常走行トルクがドライバ要求トルク以上の場合、ドラ
イバ要求トルクを得る指令が電子制御クラッチに出力さ
れ、定常走行トルクがドライバ要求トルク未満の場合、
定常走行トルクを得る指令が電子制御クラッチに出力さ
れる。よって、異径タイヤを装着しての定常走行時、定
常走行トルクがドライバ要求トルク以上の場合にドライ
バ要求トルクが選択されることで、電子制御クラッチの
締結による配分トルクを、ドライバ要求トルクを上限と
しながら近づけることができ、ほぼドライバ要求に応じ
た4輪駆動性能を確保することができる。
【0016】請求項5記載の発明にあっては、前後輪回
転速度差検出手段において前後輪回転速度差が検出さ
れ、車速検出手段において車速が検出され、前後輪配分
トルク相当値検出手段において、電子制御クラッチを介
して伝達される前後輪配分トルク相当値が検出される。
そして、異径タイヤ検出手段において、車速検出値が設
定車速以上で、且つ、前後輪配分トルク相当値が設定値
以下の条件が成立するときに、検出される前後輪回転速
度差に基づいて異径タイヤ程度が検出される。すなわ
ち、低車速域では、異径タイヤ装着時であろうと前後輪
回転速度差の発生が小さいのに対し、車速が高いと前後
輪回転速度差が大きく明確となる。また、前後輪配分ト
ルク相当値が比較的小さいということは駆動スリップの
発生が小さい走行状況(例えば、高摩擦係数路での定速
走行時)であると推定できる。よって、2つの条件が同
時に成立する走行時を検出条件とすることで、異径タイ
ヤ装着を原因とする前後輪回転速度差が正確に検出で
き、高い異径タイヤ程度の検出精度を得ることができ
る。
【0017】請求項6記載の発明にあっては、異径タイ
ヤ検出手段において、保証できる異径度範囲の中で異径
度最大の異径タイヤを用いた場合、前後輪回転速度差に
より発生する締結トルクによってクラッチ温度が使用限
界になる時間が予め計測され、この限界時間となる前の
できるだけ長い時間が異径タイヤ検出時間とされる。よ
って、異径タイヤ検出時間が長時間となり、異径タイヤ
検出時間を短時間とする場合のような路面のノイズによ
る異径タイヤ誤検出を防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。
【0019】(実施の形態1)まず、構成を説明する。
図1は実施の形態1における4輪駆動車の前後輪トルク
配分制御装置を示す全体システム図であり、1はエンジ
ン、2はトランスミッション、3はフロントディファレ
ンシャル、4,5はフロント側ドライブシャフト、6,
7は左右の前輪、8はトランスファー、9はプロペラシ
ャフト、10は電子制御クラッチ、11はリアディファ
レンシャル、12,13はリア側ドライブシャフト、1
4,15は左右の後輪である。
【0020】すなわち、エンジン及びトランスミッショ
ン2を経過した駆動トルクを、前輪6,7側に伝達する
FF車(フロントエンジン・フロントドライブ車)をベ
ースとし、電子制御クラッチ10を介して後輪14,1
5にエンジン駆動トルクの一部を伝達する4輪駆動車で
あり、駆動力配分比(%)は、電子制御クラッチ10が
締結解放状態では、前輪:後輪=100:0(%)の前
後輪駆動配分比であり、電子制御クラッチ10が完全締
結状態では、前輪:後輪=50:50(%)の前後輪等
配分比であり、電子制御クラッチ10の締結度合いに応
じて後輪配分比が0%〜50%まで無段階に制御され
る。
【0021】前記電子制御クラッチ10は、4輪駆動コ
ントローラ16からの駆動電流により制御され、4輪駆
動コントローラ16には、モード切替スイッチ17から
のモードスイッチ信号と、エンジン回転数センサ18か
らのエンジン回転数信号と、アクセル開度センサ19か
らのアクセル開度信号と、左前輪速センサ20からの左
前輪速信号と、右前輪速センサ21からの右前輪速信号
と、左後輪速センサ22からの左後輪速信号と、右後輪
速センサ23からの右後輪速信号が入力され、4輪駆動
コントローラ16からは、電子制御クラッチ10の電磁
ソレノイド24に対し駆動電流が出力されると共に、イ
ンジケータ25に対し表示指令が出力され、警告灯&警
報26に対し点灯警報指令が出力される。
【0022】図2は電子制御クラッチ10を示す概略図
であり、図3は電子制御クラッチ10のカム機構を示す
斜視図及び作用説明図である。図2及び図3において、
24は電磁ソレノイド、27はクラッチ入力軸、28は
クラッチ出力軸、29はクラッチハウジング、30はア
ーマチュア、31はコントロールクラッチ、32はコン
トロールカム、33はメインカム、34はボール、35
はメインクラッチ、36はカム溝である。
【0023】前記クラッチ入力軸27は、一端部が前記
プロペラシャフト9に連結され、他端部がクラッチハウ
ジング29に固定され、前記クラッチ出力軸28は、前
記リアディファレンシャル11の入力ギアに固定されて
いる。
【0024】前記コントロールクラッチ31は、クラッ
チハウジング29とコントロールカム32との間に介装
されたクラッチで、前記メインクラッチ35は、クラッ
チハウジング29とクラッチ出力軸28との間に介装さ
れたクラッチである。
【0025】前記コントロールカム32と、メインカム
33と、両カム32,33に形成されたカム溝36,3
6の間に挟持されたボール34により、図3に示すよう
にカム機構が構成される。
【0026】ここで、電子制御クラッチ10の締結作動
について説明する。まず、4輪駆動コントローラ16か
らの指令により、電磁ソレノイド24に電流が流される
と、電磁ソレノイド24の回りに磁界が発生し、アーマ
チュア30をコントロールクラッチ31側に引き寄せ
る。この引き寄せられたアーマチュア30に押され、コ
ントロールクラッチ31で摩擦トルクが発生し、コント
ロールクラッチ31で発生した摩擦トルクは、カム機構
のコントロールカム32に伝達される。コントロールカ
ム32に伝達されたトルクは、カム溝36,36及びボ
ール34を介して軸方向のトルクに増幅・変換され、メ
インカム33をフロント方向に押し付ける。メインカム
33がメインクラッチ35を押し、メインクラッチ35
に電流値に比例した摩擦トルクが発生する。メインクラ
ッチ35で発生したトルクは、クラッチ出力軸28を経
過し、駆動トルクとしてリアディファレンシャル11へ
と伝達される。
【0027】次に、作用を説明する。
【0028】[異径タイヤ検出処理]図4は4輪駆動コ
ントローラ16で実行される異径タイヤ検出処理の流れ
を示すフローチャートで、以下、各ステップについて説
明する。
【0029】ステップ40では、左前輪速センサ20か
らの左前輪速VFLと、右前輪速センサ21からの右前輪
速VFRと、左後輪速センサ22からの左後輪速VRLと、
右後輪速センサ23からの右後輪速VRRと、4輪駆動コ
ントローラ16から電磁ソレノイド24に対して出力さ
れる駆動電流A(前後輪配分トルク相当値)が読み込ま
れる。
【0030】ステップ41では、車速Vが予め設定され
た設定車速V0以上かどうかが判断され、YESの場合
はステップ42へ進み、NOの場合はステップ52へ進
む。ここで、車速Vは、左右の後輪速VRL,VRRの平均
値により求めても良いし、図外の車速センサからの車速
情報を用いても良い。また、設定車速V0は、異径タイ
ヤにより発生する前後輪回転速度差が大きく明確となる
車速値に設定する。
【0031】ステップ42では、駆動電流Aが設定駆動
電流A0以下かどうかが判断され、YESの場合はステ
ップ43へ進み、NOの場合はステップ52へ進む。こ
こで、設定駆動電流A0は、図5に示すように、配分ト
ルクがT0のときに相当する駆動電流値である。
【0032】ステップ43では、ステップ41の車速条
件とステップ42の駆動電流条件が共に成立すると、前
後輪回転速度差△Vが算出され、ステップ44へ進む。
この前後輪回転速度差△Vは、前輪速平均値VF(=
(VFL+VFR)/2)と後輪速平均値VR(=(VRL+
VRR)/2)との差により求められる。
【0033】ステップ44では、算出された前後輪回転
速度差△Vがメモリに記憶され、ステップ45へ進む。
【0034】ステップ45では、タイマー値TMRがT
MR=TMR+1とされ、ステップ46へ進む。
【0035】ステップ46では、タイマー値TMRが設
定タイマー値TMR0以上かどうかが判断され、NOの
場合はステップ40へ戻り設定タイマー値TMR0とな
るまで前後輪回転速度差データを増やす処理がなされ、
YESの場合はステップ47へ進む。ここで、設定タイ
マー値TMR0は、図6に示すように、保証できる異径
度範囲の中で異径度最大の異径タイヤを用いた場合、前
後輪回転速度差により発生する締結トルクによってクラ
ッチ温度が使用限界になる限界時間が予め計測され、こ
の限界時間から余裕時間を差し引いた時間を異径タイヤ
検出時間とし、さらに、異径タイヤ検出時間より少し短
い時間をもって設定される。
【0036】ステップ47では、メモリされている複数
の前後輪回転速度差データの平均値である前後輪回転速
度差平均値△VAVEが異径タイヤしきい値△V0以上か
どうかが判断され、△VAVE≦△V0の場合には、ステ
ップ48へ進み、正常タイヤ装置着時であると検出され
る。一方、△VAVE>△V0の場合には、ステップ49
以降へ進み、異径タイヤ装着時であると検出される。こ
こで、異径タイヤしきい値△V0は、タイヤの空気圧変
動により発生する最大の前後輪回転速度差レベルの値に
設定される。
【0037】ステップ49では、前後輪回転速度差平均
値△VAVEが異径程度大しきい値△V1以上かどうかが
判断され、△VAVE<△V1の場合には、ステップ50
へ進み、異径程度小の異径タイヤ装置着時であると検出
される。一方、△VAVE≧△V1の場合には、ステップ
51へ進み、異径程度大の異径タイヤ装着時であると検
出される。ここで、異径程度大しきい値△V1とは、例
えば、普通の乗用車で前後輪のタイヤ径が1インチ相違
する場合に発生する前後輪回転速度差レベルの値に設定
される。
【0038】ステップ52では、ステップ41又はステ
ップ42の条件を満足しない場合、或いは、ステップ4
8,50,51のいずれかの検出が終了した場合、タイ
マー値TMRがクリアされる。
【0039】[異径タイヤ検出作用]まず、異径タイヤ
を検出するにあたっては、ステップ41において、車速
Vが設定車速V0以上で、且つ、ステップ42におい
て、駆動電流Aが設定駆動電流A0以下の条件が成立す
るときに、ステップ43,44において、異径タイヤ程
度の検出データとなる前後輪回転速度差△Vが算出され
て記憶される。そして、2つの条件を満足する限り前後
輪回転速度差△Vの算出とデータメモリが繰り返され
る。このデータ収集時間がステップ46で設定された時
間を経過すると、ステップ47へ進み、正常タイヤか異
径タイヤかどうかが判断され、異径タイヤとの判断時に
はステップ49へ進み、検出データの大小関係により、
異径程度大か異径程度小かの検出がなされる。
【0040】このように、車速Vが設定車速V0以上と
いう車速条件を異径タイヤ検出条件の一つとしているた
め、前後輪回転速度差が大きく明確となる。
【0041】また、駆動電流Aが設定駆動電流A0以下
という駆動電流条件を異径タイヤ検出条件の一つとして
いるため、前後輪配分トルク相当値ということができる
駆動電流Aが比較的小さいということは駆動スリップの
発生が小さい走行状況(例えば、高摩擦係数路での定速
走行時)であると推定できる。
【0042】よって、2つの条件が同時に成立する走行
時を異径タイヤの検出条件とすることで、異径タイヤ装
着を原因とする前後輪回転速度差が正確に検出でき、高
い異径タイヤ程度の検出精度を得ることができる。
【0043】さらに、異径タイヤを検出するにあたっ
て、ステップ46において、タイマー値TMRが設定タ
イマー値TMR0以上かどうかが判断され、この設定タ
イマー値TMR0は、保証できる異径度範囲の中で異径
度最大の異径タイヤを用いた場合、前後輪回転速度差に
より発生する締結トルクによってクラッチ温度が使用限
界になる限界時間が予め計測され、この限界時間となる
前のできるだけ長い時間に設定されているため、設定タ
イマー値TMR0までの長い時間、前後輪回転速度差デ
ータの収集を行うことができる。
【0044】よって、図7に示すように、異径タイヤ検
出時間が長時間となり、異径タイヤ検出時間を短時間と
する場合のような路面のノイズによる異径タイヤ誤検出
を防止することができる。
【0045】[トルク配分制御処理]図8は4輪駆動コ
ントローラ16で実行されるトルク配分制御処理の流れ
を示すフローチャートで、以下、各ステップについて説
明する。なお、この処理は、10msec/ルーチンで実行
される。
【0046】ステップ80では、車速Vとアクセル開度
THとエンジン回転数NEとタイヤ情報が読み込まれ
る。
【0047】ステップ81では、車速Vとアクセル開度
THとエンジン回転数NEに基づいてドライバ要求トル
クTDRが算出される。
【0048】ステップ82では、タイヤ情報に基づいて
異径タイヤ装着時か正常タイヤ装着時かが判断され、異
径タイヤ装着時にはステップ84以降の流れに進み、正
常タイヤ装着時には、ステップ83へ進み、算出された
ドライバ要求トルクTDRや前後輪回転速度差に応じた配
分トルクを得る通常のトルク配分制御が行われる。
【0049】ステップ84では、車速Vが設定車速Vs
以下かどうかが判断され、V≦Vsの場合には、ステッ
プ85以降の発進時制御を行い、V>Vsの場合には、
ステップ97以降の定常走行時制御を行う。
【0050】ステップ85では、車速Vが発進時制限車
速Vlimit以下かどうかが判断され、V≦Vlimitの場合
は、ステップ86以降の流れに進み、V>Vlimitの場
合は、ステップ96に進む。
【0051】ステップ86では、タイヤ情報に基づき異
径タイヤの異径程度が大か小かが判断され、異径程度小
の場合はステップ87へ進み、異径程度大の場合はステ
ップ89以降の流れに進む。
【0052】ステップ87では、異径程度に応じて発進
時制限車速Vlimitが決定される。ここで、発進時制限
車速Vlimitは、図9に示すように、異径程度小の場合
は、異径程度が小さいほど高い車速とされる。
【0053】ステップ88では、ドライバ要求トルクT
DRを得る指令(駆動電流)が電子制御クラッチ10の電
磁ソレノイド24に出力される。
【0054】ステップ89では、異径程度に応じて発進
時制限トルクTlimitが決定される。ここで、発進時制
限トルクTlimitは、図9に示すように、異径程度大の
場合は、異径程度が大きいほど低いトルクとされる。
【0055】ステップ90では、異径程度に応じて発進
時制限車速Vlimitが決定される。ここで、発進時制限
車速Vlimitは、図9に示すように、異径程度大の場合
は、異径程度が大きいほど低い車速とされる。
【0056】ステップ91では、発進時制限トルクTli
mitが設定トルクT0以下かどうかが判断され、Tlimit
≦T0の場合は、ステップ92へ進み、警告灯を点灯さ
せ、警報を鳴らす指令が出力される。また、Tlimit>
T0の場合は、ステップ93へ進み、警告灯は消灯のま
まで警報も鳴らさない。
【0057】ステップ94では、発進時制限トルクTli
mitがドライバ要求トルクTDR以上かどうかが判断さ
れ、Tlimit≧TDRの場合は、ステップ88へ進み、ド
ライバ要求トルクTDRを得る指令が出力され、Tlimit
<TDRの場合は、ステップ95へ進み、発進時制限トル
クTlmiを得る指令が出力される。
【0058】ステップ96では、ステップ85にて車速
Vが発進時制限車速Vlimitを超えていると判断される
と、ステップ88もしくはステップ95により後輪1
4,15へ配分されていたトルクを徐々に低減させる指
令が出力される。
【0059】ステップ97では、タイヤ情報に基づき異
径タイヤの異径程度が大か小かが判断され、異径程度小
の場合はステップ98へ進み、異径程度大の場合はステ
ップ100へ進む。
【0060】ステップ98では、異径程度小に基づいて
定常走行トルクゲインK1が決定される。
【0061】ステップ99では、定常走行トルクゲイン
K1と前後輪回転速度差△Vを掛け合わせることで定常
走行トルクTNDが算出される。
【0062】ステップ100では、異径程度大に基づい
て定常走行トルクゲインK2(<K1)が決定される。
【0063】ステップ101では、定常走行トルクゲイ
ンK2と前後輪回転速度差△Vを掛け合わせることで定
常走行トルクTNDが算出される。すなわち、図10の
(イ)に示すように、正常タイヤ装着時の定常走行トル
クゲインKとした場合、異径程度小の場合には定常走行
トルクゲインがK1(<K)とされ、異径程度大の場合
には定常走行トルクゲインがK2(<K1<K)とされ
る。そして、図10の(ロ)に示すように、定常走行ト
ルクゲインK1又はK2と前後輪回転速度差△Vを掛け
合わせることで定常走行トルクTNDが算出される。
【0064】ステップ102では、定常走行トルクTND
がドライバ要求トルクTDR以上かどうかが判断され、T
ND≧TDRの場合は、ステップ88へ進み、ドライバ要求
トルクTDRを得る指令が出力され、TND<TDRの場合
は、ステップ103へ進み、定常走行トルクTNDを得る
指令が出力される。
【0065】[異径タイヤ装着時の発進時制御]異径タ
イヤを装着しての発進時には、図8のフローチャートに
おいて、ステップ80→ステップ81→ステップ82→
ステップ84→ステップ85→ステップ86へと進む流
れとなり、例えば、前輪側にスタッドレスタイヤを装着
した場合等で、異径程度小との検出時には、ステップ8
6からステップ87へ進み、発進時制限車速Vlimit
が、異径タイヤ程度が大きいほど低車速側の値として決
定され、次のステップ88へ進み、ドライバ要求トルク
TDRを得る指令が出力される。このドライバ要求トルク
TDRを得る指令の出力は、ステップ85において、車速
Vがステップ87で決定された発進時制限車速Vlimit
となるまで実行され、発進時制限車速Vlimitを超える
と配分トルクは徐々に減少させられる。
【0066】一方、例えば、後輪側にテンパータイヤ等
を装着した場合等で、異径程度大との検出時には、ステ
ップ86からステップ89へ進み、発進時制限トルクT
limitが、異径タイヤ程度が大きいほど低トルク側の値
として決定され、次のステップ90では、発進時制限車
速Vlimitが、異径タイヤ程度が大きいほど低い値とし
て決定され、ステップ94では、発進時制限トルクTli
mitがドライバ要求トルクTDR以上であるかどうかが判
断され、Tlimit≧TDRの場合は、ステップ88へ進
み、ドライバ要求トルクTDRを得る指令が出力され、T
limit<TDRの場合は、ステップ95へ進み、発進時制
限トルクTlimitを得る指令が出力される。このドライ
バ要求トルクTDRもしくは発進時制限トルクTlimitを
得る指令の出力は、ステップ85において、車速Vがス
テップ90で決定された発進時制限車速Vlimitとなる
まで実行され、発進時制限車速Vlimitを超えると配分
トルクは徐々に減少させられる。
【0067】このように、異径タイヤを装着しての発進
時等においては、検出される車速Vが発進時制限車速V
limitとなるまで算出されたドライバ要求トルクTDRも
しくは発進時制限トルクTlimitを得る指令が電子制御
クラッチ10に出力され、前後輪に伝達されるトルク配
分が4輪駆動側に制御される。
【0068】すなわち、大きな駆動スリップにより前後
輪回転速度差が発生する発進時には、なるべく駆動トル
クを4輪配分とし、駆動スリップを抑えた高い発進性能
を得たい。
【0069】しかし、異径タイヤの装着時に正常タイヤ
装着時と同様にトルク配分制御を時間の制約をすること
なくそのまま継続して行うと、発進状態から車速が上が
っても前後輪配分トルクが大きくクラッチ完全締結状態
が維持されるような場合、異径タイヤにより発生する前
後輪回転速度差を電子制御クラッチで吸収できず、ドラ
イブトレーンに大きなねじりトルクが生じる。
【0070】また、クラッチ締結力が十分に高くない
と、異径タイヤにより発生する前後輪回転速度差をクラ
ッチプレートの相対回転により吸収できるが、クラッチ
締結力が付与された状態での相対回転となることで高い
摩擦熱が発生し、クラッチの熱劣化を促進する。
【0071】いずれにせよドライバーがタイヤ交換等で
対処しないと、電子制御クラッチを含むドライブトレー
ンに悪影響を与える。
【0072】一方、異径タイヤを装着しての発進時、前
後輪へのトルク配分を十分に小さな一定値とすると、ド
ライブトレーンの悪影響問題は解消されるものの、発進
時に4輪駆動性能を生かした高い発進性が得られない。
【0073】そこで、本発明においては、発進時に前後
輪へのトルク配分を優先して許可する車速(発進時制限
車速Vlimit)を、異径タイヤの程度に応じて切り換え
るようにした。
【0074】これによって、発進時制限車速Vlimitま
でという限られた条件下で、ドライバ要求トルクTDRも
しくは発進時制限トルクTlimitにより4輪駆動性能を
発揮させることができる。
【0075】よって、大きな前後輪配分トルクが必要な
発進時に、発進性を高める本来の4輪駆動性能を損なわ
ずに、異径タイヤによるドライブトレーンへの悪影響を
軽減することができる。
【0076】さらに、異径タイヤを装着しての発進時、
電子制御クラッチ10の締結による配分トルクが発進時
制限トルクTlimitを超えることがなく、最大トルクが
発進時制限トルクTlimitに規定されるようにしている
ため、異径度合いの高いタイヤを装着しての急発進時等
で、ドライバ要求トルクTDRが発進時制限トルクTlimi
tを超えるような場合、過大な前後輪配分トルクにより
ドライブトレーンに与える悪影響を確実に軽減すること
ができる。
【0077】[異径タイヤ装着時の定常走行時制御]異
径タイヤを装着しての定常走行時には、図8のフローチ
ャートにおいて、ステップ80→ステップ81→ステッ
プ82→ステップ84→ステップ97→ステップ98
(またはステップ100)→ステップ99(またはステ
ップ101)→ステップ102へと進む流れとなり、ス
テップ102において、定常走行トルクTNDがドライバ
要求トルクTDR以上かどうかが判断され、TND≧TDRの
場合は、ステップ88へ進み、ドライバ要求トルクTDR
を得る指令が出力され、TND<TDRの場合は、ステップ
103へ進み、定常走行トルクTNDを得る指令が出力さ
れる。
【0078】すなわち、異径タイヤの装着時に正常タイ
ヤ装着時と同様に前後輪回転速度差対応のトルク配分制
御をそのまま行うと、異径タイヤを原因とする前後輪回
転速度差の発生分だけ前後輪配分トルクが大きくなる。
【0079】そこで、異径タイヤを装着しての定常走行
時、異径タイヤによる前後輪回転速度差で発生する前後
輪配分トルクを、異径タイヤの程度によりトルクゲイン
を切り換えて制限するようにした。
【0080】これによって、異径タイヤを原因とする前
後輪配分トルクの増加影響をトルクゲインの切り換えに
より排除もしくは軽減することが可能となり、前後輪配
分トルクが正常タイヤ装着時のトルクに近いものとな
る。
【0081】よって、定常走行時に、前後輪配分トルク
を正常タイヤ装着時のトルクに近づけることで、最低限
の4輪駆動性能を確保することができる。
【0082】さらに、異径タイヤを装着しての定常走行
時、定常走行トルクTNDがドライバ要求トルクTDR以上
の場合にドライバ要求トルクTDRが選択されることで、
電子制御クラッチ10の締結による配分トルクを、ドラ
イバ要求トルクTDRを上限としながら近づけることがで
き、ほぼドライバ要求に応じた4輪駆動性能を確保する
ことができる。
【0083】[4輪駆動配分トルク特性]図11に実施
の形態1の装置を搭載した車両で、横軸を車速とした場
合の4輪駆動配分トルク特性を示すタイムチャートであ
る。
【0084】まず、発進時制御域では発進時制限車速V
limitとなるまでは、基本的にドライバ要求トルクTDR
を得る制御が行われることで、小さい一定トルクを与え
る従来技術に比べて高い配分トルクとなり、4輪駆動性
能による高い発進性を確保できる。
【0085】また、発進時制限車速Vlimitを超える領
域では、配分トルクを低減するようにしていることで、
高い配分トルクを継続して与えることによるドライブト
レーンの悪影響を軽減することができる。
【0086】さらに、定常走行時制御域では、図11の
タイムチャートに示すように、基本的にゲインを抑えた
小さな定常走行トルクTNDを得る制御が行われること
で、小さい一定トルクを与える従来技術に比べて低い配
分トルクとなり、駆動スリップを抑える最小限の4輪駆
動性能を得ることができる。なお、高車速域でドライバ
要求トルクTDRが定常走行トルクTNDを下回るような場
合には、最小限の4輪駆動性能を確保する立場からドラ
イバ要求トルクTDRが選択される。
【0087】次に、効果を説明する。
【0088】(1) 発進時に前後輪へのトルク配分を優先
して許可する発進時制限車速Vlimitを、異径タイヤの
程度に応じて切り換えるようにしたため、大きな前後輪
配分トルクが必要な発進時に、発進性を高める本来の4
輪駆動性能を損なわずに、異径タイヤによるドライブト
レーンへの悪影響を軽減することができる。
【0089】(2) 異径タイヤを装着しての発進時、電子
制御クラッチ10の締結による配分トルクが発進時制限
トルクTlimitを超えることがなく、最大トルクを発進
時制限トルクTlimitに規定するようにしたため、異径
度合いの高いタイヤを装着しての発進時等で、ドライバ
要求トルクTDRが発進時制限トルクTlimitを超えるよ
うな場合、過大な前後輪配分トルクによりドライブトレ
ーンに与える悪影響を確実に軽減することができる。
【0090】(3) 異径タイヤを装着しての定常走行時、
異径タイヤによる前後輪回転速度差△Vで発生する前後
輪配分トルクを、異径タイヤの程度によりトルクゲイン
を切り換えて制限するようにしたため、定常走行時に、
前後輪配分トルクを正常タイヤ装着時のトルクに近づけ
ることで、最低限の4輪駆動性能を確保することができ
る。
【0091】(4) 定常走行トルクTNDがドライバ要求ト
ルクTDR以上の場合、ドライバ要求トルクTDRを得る指
令を電子制御クラッチ10に出力し、定常走行トルクT
NDがドライバ要求トルクTDR未満の場合、定常走行トル
クTNDを得る指令を電子制御クラッチ10に出力するた
め、電子制御クラッチ10の締結による配分トルクを、
ドライバ要求トルクTDRを上限としながら近づけること
ができ、ほぼドライバ要求に応じた4輪駆動性能を確保
することができる。
【0092】(5) 異径タイヤ検出において、車速Vが設
定車速V0以上で、且つ、駆動電流Aが設定値A0以下
の条件が成立するときに、検出される前後輪回転速度差
△Vに基づいて異径タイヤ程度を検出するようにしたた
め、異径タイヤ装着を原因とする前後輪回転速度差△V
が正確に検出でき、高い異径タイヤ程度の検出精度を得
ることができる。
【0093】(6) 異径タイヤ検出において、保証できる
異径度範囲の中で異径度最大の異径タイヤを用いた場
合、前後輪回転速度差により発生する締結トルクによっ
てクラッチ温度が使用限界になる時間が予め計測され、
この限界時間となる前のできるだけ長い時間を異径タイ
ヤ検出時間としたため、異径タイヤ検出時間を短時間と
する場合のような路面のノイズによる異径タイヤ誤検出
を防止することができる。
【0094】(他の実施の形態)実施の形態1では、前
輪駆動ベースによる前後輪トルク配分制御装置の例を示
したが、後輪駆動ベースによる前後輪トルク配分制御装
置や、前輪駆動系と後輪駆動系にそれぞれ電子制御クラ
ッチを設けて前後輪のトルク配分を制御する装置にも適
用することができる。
【0095】実施の形態1では、電子制御クラッチとし
て、電磁ソレノイドにより作動するコントロールクラッ
チと、カム機構を介して増幅したトルクにより締結され
るメインクラッチを用いたクラッチの例を示したが、特
開平04−103433号公報に記載されているよう
に、制御油圧により締結される多板クラッチを用いたも
のにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1における4輪駆動車の前後輪トル
ク配分制御装置を示す全体システム図である。
【図2】4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた電子制御クラッチを示す概略図である。
【図3】4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた電子制御クラッチのカム機構を示す斜視図であ
る。
【図4】4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた4輪駆動コントローラで行われる異径タイヤ検出
処理を示すフローチャートである。
【図5】異径タイヤ検出条件を示す車速を横軸とする配
分トルク特性図である。
【図6】異径タイヤ検出時間を示すクラッチ温度特性図
である。
【図7】異径タイヤ検出時間の長短によるノイズ影響を
表す前後輪回転速度差特性図である。
【図8】4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた4輪駆動コントローラで行われる前後輪トルク配
分制御処理を示すフローチャートである。
【図9】異径程度により決定される発進時制限車速と発
進時制限トルク特性図である。
【図10】定常走行時のトルクゲイン特性図及び前後輪
回転速度差に対する定常走行トルク特性図である。
【図11】発進時制御域と定常走行時制御域での4輪駆
動配分トルクを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン 2 トランスミッション 3 フロントディファレンシャル 4,5 フロント側ドライブシャフト 6,7 左右の前輪 8 トランスファー 9 プロペラシャフト 10 電子制御クラッチ 11 リアディファレンシャル 12,13 リア側ドライブシャフト 14,15 左右の後輪 16 4輪駆動コントローラ 17 モード切替スイッチ 18 エンジン回転数センサ 19 アクセル開度センサ 20 左前輪速センサ 21 右前輪速センサ 22 左後輪速センサ 23 右後輪速センサ 24 電磁ソレノイド 25 インジケータ 26 警告灯&警報 27 クラッチ入力軸 28 クラッチ出力軸 29 クラッチハウジング 30 アーマチュア 31 コントロールクラッチ 32 コントロールカム 33 メインカム 34 ボール 35 メインクラッチ 36 カム溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 諭 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 楠川 博隆 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−319122(JP,A) 特開 平4−103433(JP,A) 特開 平6−107014(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 17/34 - 17/35 F16D 27/12 F16D 48/00 - 48/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前後輪に伝達されるトルク配分を制御す
    る電子制御クラッチを有する4輪駆動車において、 前後輪のいずれかで異径タイヤを装着している場合、そ
    の異径程度を検出する異径タイヤ程度検出手段と、 前記電子制御クラッチを介して伝達されるドライバ要求
    トルクをドライバ操作に応じて算出するドライバ要求ト
    ルク算出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 車両の発進時のトルクを車速で制限する制限車速を、異
    径タイヤ程度が大きいほど低車速とする発進時制限車速
    決定手段と、 異径タイヤを装着しての発進時等であって、検出される
    車速が発進時制限車速となるまでは算出されたドライバ
    要求トルクを得る指令を前記電子制御クラッチに出力す
    る発進時トルク配分制御手段と、 を備えていることを特徴とする4輪駆動車の前後輪トル
    ク配分制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の4輪駆動車の前後輪ト
    ルク配分制御装置において、 検出された異径タイヤ程度が設定値より大きい場合、異
    径タイヤ程度が大きいほど制限トルクを小さな値に決定
    する発進時制限トルク決定手段を設け、 前記発進時トルク配分制御手段を、ドライバ要求トルク
    が発進時制限トルクを超える場合、発進時制限トルクを
    得る指令を前記電子制御クラッチに出力する手段とした
    ことを特徴とする4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前後輪に伝達されるトルク配分を制御す
    る電子制御クラッチを有する4輪駆動車において、 前後輪のいずれかで異径タイヤを装着している場合、そ
    の異径程度を検出する異径タイヤ程度検出手段と、 車両の定常走行時を検出する定常走行時検出手段と、 異径タイヤ装着時には、前後輪回転速度差に対する定常
    走行トルク特性の傾きであるトルクゲインを、異径タイ
    ヤ程度が大きいほど正常タイヤ装着時のトルクゲインよ
    り小さく、かつ、0より大きい値のトルクゲインに決定
    する定常走行トルクゲイン決定手段と、 決定されたトルクゲインと前後輪回転速度差とを掛け合
    わせることで定常走行トルクを算出する定常走行トルク
    算出手段と、 異径タイヤを装着しての定常走行時、算出された定常走
    行トルクを得る指令を前記電子制御クラッチに出力する
    定常走行時トルク配分制御手段と、 を備えていることを特徴とする4輪駆動車の前後輪トル
    ク配分制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の4輪駆動車の前後輪ト
    ルク配分制御装置において、 前記電子制御クラッチを介して伝達されるドライバ要求
    トルクをドライバ操作に応じて算出するドライバ要求ト
    ルク算出手段を設け、 前記定常走行時トルク配分制御手段を、定常走行トルク
    がドライバ要求トルク以上の場合、ドライバ要求トルク
    を得る指令を前記電子制御クラッチに出力し、定常走行
    トルクがドライバ要求トルク未満の場合、定常走行トル
    クを得る指令を前記電子制御クラッチに出力する手段と
    したことを特徴とする4輪駆動車の前後輪トルク配分制
    御装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4に記載の4輪駆
    動車の前後輪トルク配分制御装置において、 前後輪回転速度差を検出する前後輪回転速度差検出手段
    と、車速を検出する車速検出手段と、前記電子制御クラ
    ッチを介して伝達される前後輪配分トルク相当値を検出
    する前後輪配分トルク相当値検出手段を設け、 前記異径タイヤ検出手段を、車速検出値が設定車速以上
    で、且つ、前後輪配分トルク相当値が設定値以下の条件
    が成立するときに、検出される前後輪回転速度差に基づ
    いて異径タイヤ程度を検出する手段としたことを特徴と
    する4輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の4輪駆動車の前後輪ト
    ルク配分制御装置において、 前記異径タイヤ検出手段を、保証できる異径度範囲の中
    で異径度最大の異径タイヤを用いた場合、前後輪回転速
    度差により発生する締結トルクによってクラッチ温度が
    使用限界になる時間を予め計測し、この限界時間となる
    前のできるだけ長い時間を異径タイヤ検出時間とする手
    段としたことを特徴とする4輪駆動車の前後輪トルク配
    分制御装置。
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