JP3698298B2 - ４輪駆動車の駆動力分配制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車の駆動力分配制御装置であって、車両の走行状態に対応して適切な駆動力を分配することにより、走行安定性および操舵フィーリングを向上することができる４輪駆動車の駆動力分配制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記４輪駆動車の駆動力分配制御装置として、たとえば、前輪と後輪の速度差に基づいて、トルク分配用クラッチの係合力を可変制御するものが知られている。図７は、そのような４輪駆動車の駆動力分配制御装置において用いられる制御マップの一例である。縦軸のＴは係合力を示し、横軸のΔＮは前後輪の速度差を示す。
ところで、加速時、ならびに雪道や凍結路などのいわゆる低μ路における発進時では、図７において一点鎖線Ｂで示すマップを用いて加速時や発進時における上記係合力Ｔを強くすることにより、安定した加速や発進を行うことができる。
しかし、上記係合力を強くすると、駐車時や車庫入れ時などの低速で旋回する場合に前後輪間で発生する回転速度差を吸収できず、いわゆるタイトコーナーブレーキング現象（ブレーキがかかったように曲がり難くなる現象）が発生してしまい、エンジンストールに至ることがある。
また一方、図７に示すように、上記係合力の勾配が急なマップＢおよび勾配が緩やかなマップＣの２つを用意して使い分けることも考えられるが、前後輪の速度差ΔＮは、加速時または低μ路における発進時に生じたものであるか、タイトコーナ旋回により生じたものであるかを判別することが困難であった。これを解決する手法として、操舵角センサを設け、その操舵角センサにより所定値以上の操舵角が検出された場合にタイトコーナ旋回モードであることを判別するものが考えられている。また、アクセル開度センサを設け、そのアクセル開度センサにより所定値以上のアクセル開度が検出された場合に加速モードであることを判別するものが考えられている。
しかし、操舵角センサやアクセル開度センサを設けることは、コストアップを招くため望ましくない。
そこで、従来、操舵角センサやアクセル開度センサを用いない場合は、その妥協策として、図７においてＡで示すように、上記係合力の勾配が急なマップＢおよび勾配が緩やかなマップＣの中間的な勾配を有するマップＡを使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置が使用している制御マップＡは、制御マップＢ，Ｃの中間的なものであるため、たとえば加速する場合や低μ路で発進する場合などに大きな係合力を得られないという問題がある。また、低速でのタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などにおいて、タイトコーナーブレーキング現象が発生し易いという問題がある。
つまり、従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置は、前後輪間で発生する回転速度差ΔＮが加速や発進によるものか、あるいはタイトコーナ旋回によるものかを判別できず、４輪駆動車の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御できないため、走行安定性および操舵フィーリングを向上させ難いという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、４輪駆動車の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにより、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、原動機の発生する駆動力を前輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して後輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上であると判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ、前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上でないと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さな第２の係合力に設定する第２の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を第１の係合力より小さく、かつ、前記第２の係合力より大きい第３の係合力に設定する第３の設定手段と、が備えられたという技術的手段を用いる。
第１の判定手段は、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する。
つまり、原動機の発生する駆動力を前輪に直接的に伝達する、前輪駆動をベースとした４輪駆動車では、タイトモード（低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合など）および加速モード（加速する場合、雪道や凍結路などの低μ路で発進する場合など）のときに前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなり（正転モード）、逆転モード（エンジンブレーキをかけた場合やブレーキングなどの場合）のときに後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速くなるため、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定することにより、車両が正転モードおよび逆転モードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
また、第２の判定手段は、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定する。
つまり、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定することにより、車両がタイトモードおよび加速モードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
そして、第１の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ第２の判定手段が車両の加速度が所定の加速度以上であると判定した場合に、係合力を大きな第１の係合力に設定する。
つまり、車両が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、トルク分配用クラッチの係合力を大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の後輪への配分量を多くすることができるので、前輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
また、第２の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ、第２の判定手段が車両の加速度が所定の加速度以上でないと判定した場合に、係合力を第１の係合力よりも小さな第２の係合力に設定する
つまり、低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合などにおいて係合力を小さくすることができるため、前後輪間の回転速度差を吸収でき、タイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる
。
さらに、第３の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、第２の係合力より大きい第３の係合力に設定する。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速するなど、前輪の回転速度よりも後輪の回転速度の方が速くなる場合は、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、第２の係合力より大きい第３の係合力に設定することにより、前輪のスリップを防止して 走行安定性を高めることができる。
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、操舵角センサやアクセル開度センサを用いることなく、車両の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにができるため、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、原動機の発生する駆動力を後輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して前輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、この第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さく、かつ、車両の速度に対応して大きくなる第２の係合力に設定する第２の設定手段と、が備えられたという技術的手段を用いる。
【００１２】
第１の判定手段は、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する。
つまり、原動機の発生する駆動力を後輪に直接的に伝達する、後輪駆動をベースとした４輪駆動車では、加速モード（加速する場合および雪道や凍結路などの低μ路で発進する場合など）のときに後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速くなり（正転モード）、逆転・タイトモード（低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合、ならびにエンジンブレーキをかけた場合やブレーキングの場合）に、前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなるため、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定することにより、車両が正転モードおよび逆転・タイトモードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
【００１３】
また、第１の設定手段は、第１の判定手段が後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速い、つまり加速モードであると判定した場合に係合力を大きな第１の係合力に設定する。
つまり、車両が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、トルク分配用クラッチの係合力を大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の前輪への配分を多くすることができるので、後輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００１４】
さらに、第２の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度は後輪の回転速度よりも速いと判定した場合に、係合力を第１の係合力よりも小さく、かつ、車両の速度に対応して大きくなる係合力に設定する。
つまり、低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合などでは、係合力を小さくすることができるため、前後輪間の回転速度差を吸収できるので、前述したタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる。
【００１５】
また、エンジンブレーキやブレーキングによって減速するなど、前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなる場合は、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、車両の速度に対応して大きく設定することにより、後輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
以上のように、請求項２に記載の発明によれば、車両の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにができるため、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の４輪駆動車の駆動力分配制御装置の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
なお、この第１実施形態では、前輪駆動をベースとした４輪駆動車を例に挙げて説明する。
【００１７】
［基本的構成］
４輪駆動車１０に備えられたエンジン１２が発生した駆動力は、トランスミッション１４から、フロントデフ１６に伝達され、さらにフロントデフ１６に接続されたフロントアクスルシャフト１８に伝達され、フロントアクスルシャフト１８に連結された前輪ＦＴ１，ＦＴ２が駆動される。また、フロントデフ１６に伝達された駆動力は、フロントデフ１６に連結された第１プロペラシャフト２０に伝達され、さらに第１プロペラシャフト２０に連結されたカップリング２２に伝達される。カップリング２２には第２プロペラシャフト２４が連結されており、カップリング２２には、複数のクラッチ板からなる電磁クラッチ２２ａが備えられている。
【００１８】
第１プロペラシャフト２０の回転トルクは、カップリング２２に備えられた複数のクラッチ板間が係合することにより、カップリング２２に連結された第２プロペラシャフト２４に伝達される。そして、第２プロペラシャフト２４の回転トルクは、リヤデフ２６に伝達され、さらにリヤデフ２６に連結されたリヤアクスルシャフト２８に伝達され、リヤアクスルシャフト２８に連結された後輪ＲＴ１，ＲＴ２が駆動される。
また、第１プロペラシャフト２０の近傍には、第１プロペラシャフト２０の回転速度を検出する第１センサ４０が設けられており、第２プロペラシャフト２４の近傍には、第２プロペラシャフト２４の回転速度を検出する第２センサ４２が設けられている。
【００１９】
［電気的構成］
４輪駆動車１０には、カップリング２２の制御などを行う電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する）３０が備えられている。ＥＣＵ３０には、入出力回路３２と、ＣＰＵ３４と、ＲＯＭ３６と、ＲＡＭ３８とが備えられている。入出力回路３２は、第１センサ４０および第２センサ４２により検出された信号の入力およびカップリング２２への制御信号の出力などを行う。カップリング２２は、上記制御信号によって電磁クラッチ２２ａを動作させ、その制御信号の電圧値に対応して複数のクラッチ板間の係合力の大きさを制御する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０により検出された第１のプロペラシャフト２０の回転速度、つまりカップリング２２の入力側の回転速度Ｎ１を示す信号（以下、入力回転速度信号と称する）４０ａ、および第２センサ４２により検出された第２のプロペラシャフト２４の回転速度、つまりカップリング２２の出力側の回転速度Ｎ２を示す信号（以下、出力回転速度信号と称する）４２ａに基づいて、入力回転速度Ｎ１および出力回転速度Ｎ２の回転速度差ΔＮを演算する。
ＲＯＭ３６には、ＣＰＵ３４が各種制御を実行するためのコンピュータプログラムや各種制御マップなどが記憶されており、ＲＡＭ３８は、ＣＰＵ３４が実行するコンピュータプログラムやＣＰＵ３４による演算結果などを一時的に記憶する。
【００２０】
次に、ＣＰＵ３４がカップリング２２を制御するコンピュータプログラムを実行する際に参照する係合力制御マップについて、その構成を示す図２を参照して説明する。
なお、以下の説明では、入力回転速度Ｎ１＞出力回転速度Ｎ２の場合を正転、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合を逆転とする。
係合力制御マップは、図２（Ａ）に示すタイトモード用マップ３６ａ、図２（Ｂ）に示す加速モード用マップ３６ｂおよび図２（Ｃ）に示す逆転モード用マップ３６ｃの計３つの係合力制御マップから構成される。各係合力制御マップは、縦軸に係合力Ｔを横軸に回転速度差ΔＮをそれぞれ設定して構成されている。
タイトモード用マップ３６ａは、４輪駆動車１０がタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などのように、低速で旋回する際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮの増加の割合に対して係合力Ｔは緩やかに増加する特性となっている。
つまり、低速で旋回する場合、特に大きな操舵角で旋回する場合にタイトモード用マップ３６ａを用いることにより、旋回時の回転速度差ΔＮが大きくなった場合であっても、係合力Ｔを小さくすることができるため、前述したタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる。
【００２１】
加速モード用マップ３６ｂは、４輪駆動車１０が所定の加速度以上の加速度で加速する際や低μ路で発進する際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮが小さいとき（ΔＮｔに達するまで）は、回転速度差ΔＮの増加の割合に対して係合力Ｔは急に増加し、回転速度差ΔＮが大きいとき（ΔＮｔ経過後）は緩やかに増加する特性となっている。
つまり、４輪駆動車１０が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、係合力Ｔを急に大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の後輪への配分を多くすることができるので、前輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００２２】
逆転モード用マップ３６ｃは、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合、つまりエンジンブレーキやブレーキングなどによって減速するなど、前輪の回転速度よりも後輪の回転速度の方が速くなる際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮの増加の割合に対する係合力Ｔの増加の割合は、加速モード用マップ３６ｂよりも小さく、かつ、タイトモード用マップ３６ａよりも大きい中間的な特性となっている。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、係合力Ｔを中間的な大きさに制御することにより、前輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
【００２３】
次に、ＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れについて、それを示す図３のフローチャートを参照して説明する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０から送出された入力回転速度信号４０ａおよび第２センサ４２から送出された出力回転速度信号４２ａを取り込み（ステップ（以下、Ｓと略す）１０）、入力回転速度信号４０ａに基づいて入力回転速度Ｎ１を演算し、出力回転速度信号４２ａに基づいて出力回転速度Ｎ２を演算する（Ｓ１２）。入力回転速度Ｎ１および出力回転速度Ｎ２の演算は、たとえば入力回転速度信号４０ａおよび出力回転速度信号４２ａが、それぞれ周期を有する信号である場合は、それぞれの周期を計測し、それらの計測値に基づいて行う。
【００２４】
続いてＣＰＵ３４は、Ｓ１２において演算した入力回転速度Ｎ１から出力回転速度Ｎ２を減算して回転速度差ΔＮを演算し、出力回転速度Ｎ２の単位時間当たりの増加分に基づいて４輪駆動車１０の加速度αを演算する（Ｓ１４）。出力回転速度Ｎ２に基づいて４輪駆動車１０の加速度αを演算するのは、前輪駆動をベースとした４輪駆動車は加速時や発進時に前輪が空転し易いため、前輪側に設けられた第１プロペラシャフト２０の回転速度を示す入力回転速度Ｎ１によっては正確な加速度αを演算するのが困難だからである。
そしてＣＰＵ３４は、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮが正であるか否か、つまり正転か逆転かを判定する（Ｓ１６）。続いてＣＰＵ３４は、正転である場合は（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、Ｓ１４において演算した加速度αが、予めＲＯＭ３６に記憶されている設定値α１以上であるか否か、つまり４輪駆動車１０の走行状態がタイトモードか加速モードかを判定する（Ｓ１８）。
【００２５】
続いてＣＰＵ３４は、加速度αがα１より小さい、つまりタイトモードである場合は（Ｓ１８：Ｎｏ）、ＲＯＭ３６に記憶されているタイトモード用マップ３６ａを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２０）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、タイトモード用マップ３６ａは、回転速度差ΔＮの増加割合に対して係合力Ｔの増加割合が小さく設定されているため、電圧値の低い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより小さな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは小さくなるので、後輪ＲＴ１，ＲＴ２の駆動力を小さくすることができる。
つまり、後輪ＲＴ１，ＲＴ２に対するトルク分配が大きいことに起因するタイトコーナーブレーキング現象を防止することができる。
【００２６】
またＣＰＵ３４は、回転速度差ΔＮが正、かつ、加速度αがα１以上、つまり加速モードである場合は（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３６に記憶されている加速モード用マップ３６ｂを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２２）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、加速モード用マップ３６ｂは、回転速度差ΔＮが小さい場合でも係合力Ｔが急に増加するように設定されているため、電圧値の高い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより大きな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは大きくなるので、後輪ＲＴ１，ＲＴ２の駆動力を大きくすることができる。
つまり、後輪ＲＴ１，ＲＴ２に対するトルク分配を大きくすることができるため、前輪ＦＴ１，ＦＴ２のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００２７】
また、ＣＰＵ３４は、回転速度差ΔＮが負である逆転、つまり逆転モードである場合は（Ｓ１６：Ｎｏ）、ＲＯＭ３６に記憶されている逆転モード用マップ３６ｃを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２４）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、逆転モード用マップ３６ｃは、回転速度差ΔＮの増加の割合に対する係合力Ｔの増加の割合が、加速モード用マップ３６ｂよりも小さく、かつ、タイトモード用マップ３６ａよりも大きい中間的な特性となっているため、係合力Ｔを回転速度差ΔＮに対応した中間的な大きさに制御することができる。
これは、エンジンブレーキにより前輪ＦＴ１，ＦＴ２が減速するのに対して車両は慣性にて移動し続けようとすることにより、前輪ＦＴ１，ＦＴ２が空転し易くなるため、後輪ＲＴ１，ＲＴ２へトルク分配をするのであるが、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対して荷重の小さい後輪ＲＴ１，ＲＴ２に大きなトルクを与えると、逆に後輪ＲＴ１，ＲＴ２が空転し易くなって操縦安定性が悪化するため、係合力Ｔを前記中間的な大きさに制御しているのである。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、その減速度に対応した駆動力を後輪に配分することができるため、車輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
なお、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が搭載された車両においては、ＡＢＳ制御との干渉を防止するため、ＡＢＳ作動時には本発明とは別の制御フローが用意されている。
【００２８】
以上のように、第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を使用すれば、回転速度を検出する第１センサ４０および第２センサ４２の信号のみで４輪駆動車１０の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することができるため、操舵角センサやアクセル開度センサなどを用いることなく、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる。
なお、Ｓ２２およびＳ２４の前に４輪駆動車１０の車速Ｖを演算するステップをそれぞれ設け、車速Ｖの大きさに対応して加速モード用マップ３６ｂおよび逆転モード用マップ３６ｃの傾き（マップから抽出される係合力Ｔのゲイン）を変化させ、より一層細かく制御するように構成することもできる。この場合、車速Ｖを入力回転速度Ｎ１に基づいて演算すると、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の空転により正確な車速Ｖを演算できない可能性があるため、出力回転速度Ｎ２に基づいて車速Ｖを演算するのが望ましい。
【００２９】
次に、この発明の第２実施形態に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置について図４ないし図６を参照して説明する。
図４は本第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。図５はＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図であり、図６はＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
この第２実施形態に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置は、後輪駆動をベースとした４輪駆動車の駆動力配分を制御することを特徴とする。
なお、以下の説明では、入力回転速度Ｎ１＞出力回転速度Ｎ２の場合を正転、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合を逆転とする。また、前述の第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用いるものとし、その説明を省略する。
【００３０】
図４に示すように、４輪駆動車５０のトランスミッション１４に接続された第１プロペラシャフト２０は、リヤデフ２６に直結されるとともに、カップリング２２を介して第２プロペラシャフト２４に接続され、第２プロペラシャフト２４はフロントデフ１６に接続されている。
また、ＲＯＭ３６に記憶されている係合力制御マップは、図５（Ａ）に示す逆転・タイトモード用マップ３６ｄおよび図５（Ｂ）に示す加速モード用マップ３６ｅの計２つの係合力制御マップから構成される。
逆転・タイトモード用マップ３６ｄは、４輪駆動車５０がタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などのように低速で旋回する際、ならびにエンジンブレーキをかけたときやブレーキング時などのように減速する際に用いる係合力制御マップである。逆転・タイトモード用マップ３６ｄの傾きは、車速Ｖの増加に伴って大きくなる。つまり、逆転タイトモード用マップ３６ｄから抽出される係合力Ｔのゲインは、車速Ｖの増加に伴って大きくなるように構成されている。たとえば、タイトコーナ旋回時などのような低速走行の場合は、図５（Ａ）においてＧ１で示すように、係合力Ｔのゲインを小さく設定し、減速する場合はＧ２で示すように係合力Ｔのゲインを大きく設定する。
また、加速モード用マップ３６ｅは、第１実施形態の加速モード用マップ３６ｂと同じ特性となっている。
【００３１】
次に、ＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れについて図６を参照して説明する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０から送出された入力回転速度信号４０ａおよび第２センサ４２から送出された出力回転速度信号４２ａを取り込み（Ｓ３０）、入力回転速度信号４０ａに基づいて入力回転速度Ｎ１を演算し、出力回転速度信号４２ａに基づいて出力回転速度Ｎ２を演算する（Ｓ３２）。続いてＣＰＵ３４は、Ｓ３２において演算した入力回転速度Ｎ１から出力回転速度Ｎ２を減算して回転速度差ΔＮを演算する（Ｓ３４）。続いてＣＰＵ３４は、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮが正であるか否か、つまり正転か逆転かを判定する（Ｓ３６）。続いてＣＰＵ３４は、逆転である場合は（Ｓ３６：Ｎｏ）、出力回転速度Ｎ２に基づいて４輪駆動車５０の車速Ｖを演算し（Ｓ３８）、ゲインを決定する（Ｓ４０）。出力回転速度Ｎ２に基づいて車速Ｖを演算するのは、後輪駆動をベースとした４輪駆動車は加速時や発進時に後輪が空転し易いため、後輪側に直結された第１プロペラシャフト２０の回転速度を示す入力回転速度Ｎ１によっては正確な車速Ｖを演算するのが困難だからである。
【００３２】
続いてＣＰＵ３４は、ＲＯＭ３６に記憶されている逆転・タイトモード用マップ３６ｄを参照し、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出するとともに、その抽出した係合力Ｔに対してＳ４０において演算したゲインを乗算し（Ｓ４２）、その乗算した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ４６）。このとき、車速Ｖがタイトコーナ旋回時のように小さい場合は、回転速度差ΔＮの増加割合に対して係合力Ｔの増加割合が小さく設定されるため、電圧値の低い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより小さな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは小さくなるので、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の駆動力を小さくすることができる。
つまり、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対するトルク分配が大きいことに起因するタイトコーナーブレーキング現象を防止することができる。
【００３３】
また、車速Ｖが大きい場合は、回転速度差ΔＮの増加割合に対応して係合力Ｔがタイトコーナ旋回時よりも大きく、かつ加速時よりも小さくなるように制御することができる。これは、エンジンブレーキにより後輪ＲＴ１，ＲＴ２が減速するのに対して車両は慣性にて移動し続けようとすることにより、後輪ＲＴ１，ＲＴ２が空転し易くなるため、前輪ＦＴ１，ＦＴ２へトルク分配をするのであるが、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に大きなトルクを与えると、操縦安定性が悪化するため、係合力Ｔをタイトコーナ旋回時よりも大きく、かつ加速時よりも小さくなるように制御しているのである。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、その減速度に対応した駆動力を前輪に配分することができるため、車輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
なお、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が搭載された車両においては、ＡＢＳ制御との干渉を防止するため、ＡＢＳ作動時には本発明とは別の制御フローが用意されている。
【００３４】
またＣＰＵ３４は、正転の場合、つまり加速モードである場合は（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３６に記憶されている加速モード用マップ３６ｅを参照し、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ４４）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ４６）。この場合、前述のように、加速モード用マップ３６ｂは、回転速度差ΔＮが小さい場合でも係合力Ｔが急に増加するように設定されているため、電圧値の高い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより大きな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは大きくなるので、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の駆動力を大きくすることができる。
つまり、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対するトルク分配を大きくすることができるため、後輪ＲＴ１，ＲＴ２のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００３５】
以上のように、第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を使用すれば、回転速度を検出する第１センサ４０および第２センサ４２の信号のみで４輪駆動車５０の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することができるため、操舵角センサやアクセル開度センサなどを用いることなく、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる。
なお、Ｓ４４の前に車速Ｖを演算し、その演算された車速Ｖの大きさに対応して加速モード用マップ３６ｅの傾き（マップから抽出される係合力Ｔのゲイン）を変化させ、より一層細かく制御するように構成することもできる。
また、この発明に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置をＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）を装備した車両に適用する場合は、前後輪のそれぞれに設けられた車輪速センサから回転速度差ΔＮを求める構成でもよい。
【００３６】
ところで、エンジン１２が、この発明の原動機に対応し、カップリング２２がトルク分配用クラッチに対応する。また、ＣＰＵ３４が実行するＳ１６が請求項１に記載の第１の判定手段として機能し、Ｓ１８が第２の判定手段として機能し、Ｓ２２が第１の設定手段として機能し、Ｓ２０が第２の設定手段として機能し、Ｓ２４が第３の設定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ３４が実行するＳ３６が請求項２に記載の第１の判定手段として機能し、Ｓ４４が第１の設定手段として機能し、Ｓ４２が第２の設定手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
【図２】第１実施形態においてＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図である。
【図３】第１実施形態においてＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
【図５】第２実施形態においてＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図である。
【図６】第２実施形態においてＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置において用いられる制御マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ ４輪駆動車
１２ エンジン（原動機）
１４ トランスミッション
１６ フロントデフ
２０ 第１プロペラシャフト
２２ カップリング（トルク分配用クラッチ）
２２ａ 電磁クラッチ
２４ 第２プロペラシャフト
２６ リヤデフ
４０ 第１センサ
４２ 第２センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車の駆動力分配制御装置であって、車両の走行状態に対応して適切な駆動力を分配することにより、走行安定性および操舵フィーリングを向上することができる４輪駆動車の駆動力分配制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記４輪駆動車の駆動力分配制御装置として、たとえば、前輪と後輪の速度差に基づいて、トルク分配用クラッチの係合力を可変制御するものが知られている。図７は、そのような４輪駆動車の駆動力分配制御装置において用いられる制御マップの一例である。縦軸のＴは係合力を示し、横軸のΔＮは前後輪の速度差を示す。
ところで、加速時、ならびに雪道や凍結路などのいわゆる低μ路における発進時では、図７において一点鎖線Ｂで示すマップを用いて加速時や発進時における上記係合力Ｔを強くすることにより、安定した加速や発進を行うことができる。
しかし、上記係合力を強くすると、駐車時や車庫入れ時などの低速で旋回する場合に前後輪間で発生する回転速度差を吸収できず、いわゆるタイトコーナーブレーキング現象（ブレーキがかかったように曲がり難くなる現象）が発生してしまい、エンジンストールに至ることがある。
また一方、図７に示すように、上記係合力の勾配が急なマップＢおよび勾配が緩やかなマップＣの２つを用意して使い分けることも考えられるが、前後輪の速度差ΔＮは、加速時または低μ路における発進時に生じたものであるか、タイトコーナ旋回により生じたものであるかを判別することが困難であった。これを解決する手法として、操舵角センサを設け、その操舵角センサにより所定値以上の操舵角が検出された場合にタイトコーナ旋回モードであることを判別するものが考えられている。また、アクセル開度センサを設け、そのアクセル開度センサにより所定値以上のアクセル開度が検出された場合に加速モードであることを判別するものが考えられている。
しかし、操舵角センサやアクセル開度センサを設けることは、コストアップを招くため望ましくない。
そこで、従来、操舵角センサやアクセル開度センサを用いない場合は、その妥協策として、図７においてＡで示すように、上記係合力の勾配が急なマップＢおよび勾配が緩やかなマップＣの中間的な勾配を有するマップＡを使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置が使用している制御マップＡは、制御マップＢ，Ｃの中間的なものであるため、たとえば加速する場合や低μ路で発進する場合などに大きな係合力を得られないという問題がある。また、低速でのタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などにおいて、タイトコーナーブレーキング現象が発生し易いという問題がある。
つまり、従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置は、前後輪間で発生する回転速度差ΔＮが加速や発進によるものか、あるいはタイトコーナ旋回によるものかを判別できず、４輪駆動車の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御できないため、走行安定性および操舵フィーリングを向上させ難いという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、４輪駆動車の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにより、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、原動機の発生する駆動力を前輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して後輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上であると判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ、前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上でないと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さな第２の係合力に設定する第２の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を第１の係合力より小さく、かつ、前記第２の係合力より大きい第３の係合力に設定する第３の設定手段と、が備えられたという技術的手段を用いる。
第１の判定手段は、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する。
つまり、原動機の発生する駆動力を前輪に直接的に伝達する、前輪駆動をベースとした４輪駆動車では、タイトモード（低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合など）および加速モード（加速する場合、雪道や凍結路などの低μ路で発進する場合など）のときに前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなり（正転モード）、逆転モード（エンジンブレーキをかけた場合やブレーキングなどの場合）のときに後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速くなるため、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定することにより、車両が正転モードおよび逆転モードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
また、第２の判定手段は、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定する。
つまり、車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定することにより、車両がタイトモードおよび加速モードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
そして、第１の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ第２の判定手段が車両の加速度が所定の加速度以上であると判定した場合に、係合力を大きな第１の係合力に設定する。
つまり、車両が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、トルク分配用クラッチの係合力を大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の後輪への配分量を多くすることができるので、前輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
また、第２の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ、第２の判定手段が車両の加速度が所定の加速度以上でないと判定した場合に、係合力を第１の係合力よりも小さな第２の係合力に設定する
つまり、低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合などにおいて係合力を小さくすることができるため、前後輪間の回転速度差を吸収でき、タイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる
。
さらに、第３の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、第２の係合力より大きい第３の係合力に設定する。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速するなど、前輪の回転速度よりも後輪の回転速度の方が速くなる場合は、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、第２の係合力より大きい第３の係合力に設定することにより、前輪のスリップを防止して 走行安定性を高めることができる。
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、操舵角センサやアクセル開度センサを用いることなく、車両の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにができるため、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、原動機の発生する駆動力を後輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して前輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、この第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さく、かつ、車両の速度に対応して大きくなる第２の係合力に設定する第２の設定手段と、が備えられたという技術的手段を用いる。
【００１２】
第１の判定手段は、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する。
つまり、原動機の発生する駆動力を後輪に直接的に伝達する、後輪駆動をベースとした４輪駆動車では、加速モード（加速する場合および雪道や凍結路などの低μ路で発進する場合など）のときに後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速くなり（正転モード）、逆転・タイトモード（低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合、ならびにエンジンブレーキをかけた場合やブレーキングの場合）に、前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなるため、前輪の回転速度および後輪の回転速度のいずれが速いかを判定することにより、車両が正転モードおよび逆転・タイトモードのいずれの状態にあるかを判定することができる。
【００１３】
また、第１の設定手段は、第１の判定手段が後輪の回転速度が前輪の回転速度よりも速い、つまり加速モードであると判定した場合に係合力を大きな第１の係合力に設定する。
つまり、車両が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、トルク分配用クラッチの係合力を大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の前輪への配分を多くすることができるので、後輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００１４】
さらに、第２の設定手段は、第１の判定手段が前輪の回転速度は後輪の回転速度よりも速いと判定した場合に、係合力を第１の係合力よりも小さく、かつ、車両の速度に対応して大きくなる係合力に設定する。
つまり、低速でタイトコーナを旋回する場合、駐車する場合および車庫入れする場合などでは、係合力を小さくすることができるため、前後輪間の回転速度差を吸収できるので、前述したタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる。
【００１５】
また、エンジンブレーキやブレーキングによって減速するなど、前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも速くなる場合は、係合力を第１の係合力より小さく、かつ、車両の速度に対応して大きく設定することにより、後輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
以上のように、請求項２に記載の発明によれば、車両の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することにができるため、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる４輪駆動車の駆動力分配制御装置を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の４輪駆動車の駆動力分配制御装置の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
なお、この第１実施形態では、前輪駆動をベースとした４輪駆動車を例に挙げて説明する。
【００１７】
［基本的構成］
４輪駆動車１０に備えられたエンジン１２が発生した駆動力は、トランスミッション１４から、フロントデフ１６に伝達され、さらにフロントデフ１６に接続されたフロントアクスルシャフト１８に伝達され、フロントアクスルシャフト１８に連結された前輪ＦＴ１，ＦＴ２が駆動される。また、フロントデフ１６に伝達された駆動力は、フロントデフ１６に連結された第１プロペラシャフト２０に伝達され、さらに第１プロペラシャフト２０に連結されたカップリング２２に伝達される。カップリング２２には第２プロペラシャフト２４が連結されており、カップリング２２には、複数のクラッチ板からなる電磁クラッチ２２ａが備えられている。
【００１８】
第１プロペラシャフト２０の回転トルクは、カップリング２２に備えられた複数のクラッチ板間が係合することにより、カップリング２２に連結された第２プロペラシャフト２４に伝達される。そして、第２プロペラシャフト２４の回転トルクは、リヤデフ２６に伝達され、さらにリヤデフ２６に連結されたリヤアクスルシャフト２８に伝達され、リヤアクスルシャフト２８に連結された後輪ＲＴ１，ＲＴ２が駆動される。
また、第１プロペラシャフト２０の近傍には、第１プロペラシャフト２０の回転速度を検出する第１センサ４０が設けられており、第２プロペラシャフト２４の近傍には、第２プロペラシャフト２４の回転速度を検出する第２センサ４２が設けられている。
【００１９】
［電気的構成］
４輪駆動車１０には、カップリング２２の制御などを行う電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する）３０が備えられている。ＥＣＵ３０には、入出力回路３２と、ＣＰＵ３４と、ＲＯＭ３６と、ＲＡＭ３８とが備えられている。入出力回路３２は、第１センサ４０および第２センサ４２により検出された信号の入力およびカップリング２２への制御信号の出力などを行う。カップリング２２は、上記制御信号によって電磁クラッチ２２ａを動作させ、その制御信号の電圧値に対応して複数のクラッチ板間の係合力の大きさを制御する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０により検出された第１のプロペラシャフト２０の回転速度、つまりカップリング２２の入力側の回転速度Ｎ１を示す信号（以下、入力回転速度信号と称する）４０ａ、および第２センサ４２により検出された第２のプロペラシャフト２４の回転速度、つまりカップリング２２の出力側の回転速度Ｎ２を示す信号（以下、出力回転速度信号と称する）４２ａに基づいて、入力回転速度Ｎ１および出力回転速度Ｎ２の回転速度差ΔＮを演算する。
ＲＯＭ３６には、ＣＰＵ３４が各種制御を実行するためのコンピュータプログラムや各種制御マップなどが記憶されており、ＲＡＭ３８は、ＣＰＵ３４が実行するコンピュータプログラムやＣＰＵ３４による演算結果などを一時的に記憶する。
【００２０】
次に、ＣＰＵ３４がカップリング２２を制御するコンピュータプログラムを実行する際に参照する係合力制御マップについて、その構成を示す図２を参照して説明する。
なお、以下の説明では、入力回転速度Ｎ１＞出力回転速度Ｎ２の場合を正転、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合を逆転とする。
係合力制御マップは、図２（Ａ）に示すタイトモード用マップ３６ａ、図２（Ｂ）に示す加速モード用マップ３６ｂおよび図２（Ｃ）に示す逆転モード用マップ３６ｃの計３つの係合力制御マップから構成される。各係合力制御マップは、縦軸に係合力Ｔを横軸に回転速度差ΔＮをそれぞれ設定して構成されている。
タイトモード用マップ３６ａは、４輪駆動車１０がタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などのように、低速で旋回する際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮの増加の割合に対して係合力Ｔは緩やかに増加する特性となっている。
つまり、低速で旋回する場合、特に大きな操舵角で旋回する場合にタイトモード用マップ３６ａを用いることにより、旋回時の回転速度差ΔＮが大きくなった場合であっても、係合力Ｔを小さくすることができるため、前述したタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止することができる。
【００２１】
加速モード用マップ３６ｂは、４輪駆動車１０が所定の加速度以上の加速度で加速する際や低μ路で発進する際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮが小さいとき（ΔＮｔに達するまで）は、回転速度差ΔＮの増加の割合に対して係合力Ｔは急に増加し、回転速度差ΔＮが大きいとき（ΔＮｔ経過後）は緩やかに増加する特性となっている。
つまり、４輪駆動車１０が所定の加速度以上で加速する場合や低μ路で発進する場合に、係合力Ｔを急に大きくすることができるため、原動機の発生する駆動力の後輪への配分を多くすることができるので、前輪のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００２２】
逆転モード用マップ３６ｃは、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合、つまりエンジンブレーキやブレーキングなどによって減速するなど、前輪の回転速度よりも後輪の回転速度の方が速くなる際に用いる係合力制御マップであり、回転速度差ΔＮの増加の割合に対する係合力Ｔの増加の割合は、加速モード用マップ３６ｂよりも小さく、かつ、タイトモード用マップ３６ａよりも大きい中間的な特性となっている。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、係合力Ｔを中間的な大きさに制御することにより、前輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
【００２３】
次に、ＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れについて、それを示す図３のフローチャートを参照して説明する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０から送出された入力回転速度信号４０ａおよび第２センサ４２から送出された出力回転速度信号４２ａを取り込み（ステップ（以下、Ｓと略す）１０）、入力回転速度信号４０ａに基づいて入力回転速度Ｎ１を演算し、出力回転速度信号４２ａに基づいて出力回転速度Ｎ２を演算する（Ｓ１２）。入力回転速度Ｎ１および出力回転速度Ｎ２の演算は、たとえば入力回転速度信号４０ａおよび出力回転速度信号４２ａが、それぞれ周期を有する信号である場合は、それぞれの周期を計測し、それらの計測値に基づいて行う。
【００２４】
続いてＣＰＵ３４は、Ｓ１２において演算した入力回転速度Ｎ１から出力回転速度Ｎ２を減算して回転速度差ΔＮを演算し、出力回転速度Ｎ２の単位時間当たりの増加分に基づいて４輪駆動車１０の加速度αを演算する（Ｓ１４）。出力回転速度Ｎ２に基づいて４輪駆動車１０の加速度αを演算するのは、前輪駆動をベースとした４輪駆動車は加速時や発進時に前輪が空転し易いため、前輪側に設けられた第１プロペラシャフト２０の回転速度を示す入力回転速度Ｎ１によっては正確な加速度αを演算するのが困難だからである。
そしてＣＰＵ３４は、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮが正であるか否か、つまり正転か逆転かを判定する（Ｓ１６）。続いてＣＰＵ３４は、正転である場合は（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、Ｓ１４において演算した加速度αが、予めＲＯＭ３６に記憶されている設定値α１以上であるか否か、つまり４輪駆動車１０の走行状態がタイトモードか加速モードかを判定する（Ｓ１８）。
【００２５】
続いてＣＰＵ３４は、加速度αがα１より小さい、つまりタイトモードである場合は（Ｓ１８：Ｎｏ）、ＲＯＭ３６に記憶されているタイトモード用マップ３６ａを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２０）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、タイトモード用マップ３６ａは、回転速度差ΔＮの増加割合に対して係合力Ｔの増加割合が小さく設定されているため、電圧値の低い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより小さな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは小さくなるので、後輪ＲＴ１，ＲＴ２の駆動力を小さくすることができる。
つまり、後輪ＲＴ１，ＲＴ２に対するトルク分配が大きいことに起因するタイトコーナーブレーキング現象を防止することができる。
【００２６】
またＣＰＵ３４は、回転速度差ΔＮが正、かつ、加速度αがα１以上、つまり加速モードである場合は（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３６に記憶されている加速モード用マップ３６ｂを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２２）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、加速モード用マップ３６ｂは、回転速度差ΔＮが小さい場合でも係合力Ｔが急に増加するように設定されているため、電圧値の高い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより大きな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは大きくなるので、後輪ＲＴ１，ＲＴ２の駆動力を大きくすることができる。
つまり、後輪ＲＴ１，ＲＴ２に対するトルク分配を大きくすることができるため、前輪ＦＴ１，ＦＴ２のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００２７】
また、ＣＰＵ３４は、回転速度差ΔＮが負である逆転、つまり逆転モードである場合は（Ｓ１６：Ｎｏ）、ＲＯＭ３６に記憶されている逆転モード用マップ３６ｃを参照し、Ｓ１４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ２４）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ２６）。この場合、前述のように、逆転モード用マップ３６ｃは、回転速度差ΔＮの増加の割合に対する係合力Ｔの増加の割合が、加速モード用マップ３６ｂよりも小さく、かつ、タイトモード用マップ３６ａよりも大きい中間的な特性となっているため、係合力Ｔを回転速度差ΔＮに対応した中間的な大きさに制御することができる。
これは、エンジンブレーキにより前輪ＦＴ１，ＦＴ２が減速するのに対して車両は慣性にて移動し続けようとすることにより、前輪ＦＴ１，ＦＴ２が空転し易くなるため、後輪ＲＴ１，ＲＴ２へトルク分配をするのであるが、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対して荷重の小さい後輪ＲＴ１，ＲＴ２に大きなトルクを与えると、逆に後輪ＲＴ１，ＲＴ２が空転し易くなって操縦安定性が悪化するため、係合力Ｔを前記中間的な大きさに制御しているのである。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、その減速度に対応した駆動力を後輪に配分することができるため、車輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
なお、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が搭載された車両においては、ＡＢＳ制御との干渉を防止するため、ＡＢＳ作動時には本発明とは別の制御フローが用意されている。
【００２８】
以上のように、第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を使用すれば、回転速度を検出する第１センサ４０および第２センサ４２の信号のみで４輪駆動車１０の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することができるため、操舵角センサやアクセル開度センサなどを用いることなく、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる。
なお、Ｓ２２およびＳ２４の前に４輪駆動車１０の車速Ｖを演算するステップをそれぞれ設け、車速Ｖの大きさに対応して加速モード用マップ３６ｂおよび逆転モード用マップ３６ｃの傾き（マップから抽出される係合力Ｔのゲイン）を変化させ、より一層細かく制御するように構成することもできる。この場合、車速Ｖを入力回転速度Ｎ１に基づいて演算すると、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の空転により正確な車速Ｖを演算できない可能性があるため、出力回転速度Ｎ２に基づいて車速Ｖを演算するのが望ましい。
【００２９】
次に、この発明の第２実施形態に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置について図４ないし図６を参照して説明する。
図４は本第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。図５はＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図であり、図６はＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
この第２実施形態に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置は、後輪駆動をベースとした４輪駆動車の駆動力配分を制御することを特徴とする。
なお、以下の説明では、入力回転速度Ｎ１＞出力回転速度Ｎ２の場合を正転、入力回転速度Ｎ１＜出力回転速度Ｎ２の場合を逆転とする。また、前述の第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用いるものとし、その説明を省略する。
【００３０】
図４に示すように、４輪駆動車５０のトランスミッション１４に接続された第１プロペラシャフト２０は、リヤデフ２６に直結されるとともに、カップリング２２を介して第２プロペラシャフト２４に接続され、第２プロペラシャフト２４はフロントデフ１６に接続されている。
また、ＲＯＭ３６に記憶されている係合力制御マップは、図５（Ａ）に示す逆転・タイトモード用マップ３６ｄおよび図５（Ｂ）に示す加速モード用マップ３６ｅの計２つの係合力制御マップから構成される。
逆転・タイトモード用マップ３６ｄは、４輪駆動車５０がタイトコーナ旋回時、駐車時および車庫入れ時などのように低速で旋回する際、ならびにエンジンブレーキをかけたときやブレーキング時などのように減速する際に用いる係合力制御マップである。逆転・タイトモード用マップ３６ｄの傾きは、車速Ｖの増加に伴って大きくなる。つまり、逆転タイトモード用マップ３６ｄから抽出される係合力Ｔのゲインは、車速Ｖの増加に伴って大きくなるように構成されている。たとえば、タイトコーナ旋回時などのような低速走行の場合は、図５（Ａ）においてＧ１で示すように、係合力Ｔのゲインを小さく設定し、減速する場合はＧ２で示すように係合力Ｔのゲインを大きく設定する。
また、加速モード用マップ３６ｅは、第１実施形態の加速モード用マップ３６ｂと同じ特性となっている。
【００３１】
次に、ＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れについて図６を参照して説明する。
ＣＰＵ３４は、第１センサ４０から送出された入力回転速度信号４０ａおよび第２センサ４２から送出された出力回転速度信号４２ａを取り込み（Ｓ３０）、入力回転速度信号４０ａに基づいて入力回転速度Ｎ１を演算し、出力回転速度信号４２ａに基づいて出力回転速度Ｎ２を演算する（Ｓ３２）。続いてＣＰＵ３４は、Ｓ３２において演算した入力回転速度Ｎ１から出力回転速度Ｎ２を減算して回転速度差ΔＮを演算する（Ｓ３４）。続いてＣＰＵ３４は、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮが正であるか否か、つまり正転か逆転かを判定する（Ｓ３６）。続いてＣＰＵ３４は、逆転である場合は（Ｓ３６：Ｎｏ）、出力回転速度Ｎ２に基づいて４輪駆動車５０の車速Ｖを演算し（Ｓ３８）、ゲインを決定する（Ｓ４０）。出力回転速度Ｎ２に基づいて車速Ｖを演算するのは、後輪駆動をベースとした４輪駆動車は加速時や発進時に後輪が空転し易いため、後輪側に直結された第１プロペラシャフト２０の回転速度を示す入力回転速度Ｎ１によっては正確な車速Ｖを演算するのが困難だからである。
【００３２】
続いてＣＰＵ３４は、ＲＯＭ３６に記憶されている逆転・タイトモード用マップ３６ｄを参照し、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出するとともに、その抽出した係合力Ｔに対してＳ４０において演算したゲインを乗算し（Ｓ４２）、その乗算した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ４６）。このとき、車速Ｖがタイトコーナ旋回時のように小さい場合は、回転速度差ΔＮの増加割合に対して係合力Ｔの増加割合が小さく設定されるため、電圧値の低い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより小さな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは小さくなるので、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の駆動力を小さくすることができる。
つまり、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対するトルク分配が大きいことに起因するタイトコーナーブレーキング現象を防止することができる。
【００３３】
また、車速Ｖが大きい場合は、回転速度差ΔＮの増加割合に対応して係合力Ｔがタイトコーナ旋回時よりも大きく、かつ加速時よりも小さくなるように制御することができる。これは、エンジンブレーキにより後輪ＲＴ１，ＲＴ２が減速するのに対して車両は慣性にて移動し続けようとすることにより、後輪ＲＴ１，ＲＴ２が空転し易くなるため、前輪ＦＴ１，ＦＴ２へトルク分配をするのであるが、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に大きなトルクを与えると、操縦安定性が悪化するため、係合力Ｔをタイトコーナ旋回時よりも大きく、かつ加速時よりも小さくなるように制御しているのである。
つまり、エンジンブレーキやブレーキングなどによって減速する場合に、その減速度に対応した駆動力を前輪に配分することができるため、車輪のスリップを防止して走行安定性を高めることができる。
なお、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が搭載された車両においては、ＡＢＳ制御との干渉を防止するため、ＡＢＳ作動時には本発明とは別の制御フローが用意されている。
【００３４】
またＣＰＵ３４は、正転の場合、つまり加速モードである場合は（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３６に記憶されている加速モード用マップ３６ｅを参照し、Ｓ３４において演算した回転速度差ΔＮに対応する係合力Ｔを抽出し（Ｓ４４）、その抽出した係合力Ｔに対応する電圧値の制御信号３０ａをカップリング２２へ出力する（Ｓ４６）。この場合、前述のように、加速モード用マップ３６ｂは、回転速度差ΔＮが小さい場合でも係合力Ｔが急に増加するように設定されているため、電圧値の高い制御信号３０ａがカップリング２２へ出力される。
したがって、各クラッチ板は、電磁クラッチ２２ａにより大きな係合力で係合されるため、第１プロペラシャフト２０から第２プロペラシャフト２４に伝達される回転トルクは大きくなるので、前輪ＦＴ１，ＦＴ２の駆動力を大きくすることができる。
つまり、前輪ＦＴ１，ＦＴ２に対するトルク分配を大きくすることができるため、後輪ＲＴ１，ＲＴ２のスリップを防止して安定した加速および発進を行うことができる。
【００３５】
以上のように、第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を使用すれば、回転速度を検出する第１センサ４０および第２センサ４２の信号のみで４輪駆動車５０の走行状態に対応してトルク分配用クラッチの係合力を細かく制御することができるため、操舵角センサやアクセル開度センサなどを用いることなく、走行安定性および操舵フィーリングを向上できる。
なお、Ｓ４４の前に車速Ｖを演算し、その演算された車速Ｖの大きさに対応して加速モード用マップ３６ｅの傾き（マップから抽出される係合力Ｔのゲイン）を変化させ、より一層細かく制御するように構成することもできる。
また、この発明に係る４輪駆動車の駆動力分配制御装置をＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）を装備した車両に適用する場合は、前後輪のそれぞれに設けられた車輪速センサから回転速度差ΔＮを求める構成でもよい。
【００３６】
ところで、エンジン１２が、この発明の原動機に対応し、カップリング２２がトルク分配用クラッチに対応する。また、ＣＰＵ３４が実行するＳ１６が請求項１に記載の第１の判定手段として機能し、Ｓ１８が第２の判定手段として機能し、Ｓ２２が第１の設定手段として機能し、Ｓ２０が第２の設定手段として機能し、Ｓ２４が第３の設定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ３４が実行するＳ３６が請求項２に記載の第１の判定手段として機能し、Ｓ４４が第１の設定手段として機能し、Ｓ４２が第２の設定手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
【図２】第１実施形態においてＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図である。
【図３】第１実施形態においてＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明第２実施形態の４輪駆動車の駆動力分配制御装置を備えた４輪駆動車の構成の概略を示す説明図である。
【図５】第２実施形態においてＣＰＵ３４が参照する係合力制御マップの構成を示す説明図である。
【図６】第２実施形態においてＣＰＵ３４が係合力Ｔを制御するために実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の４輪駆動車の駆動力分配制御装置において用いられる制御マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ ４輪駆動車
１２ エンジン（原動機）
１４ トランスミッション
１６ フロントデフ
２０ 第１プロペラシャフト
２２ カップリング（トルク分配用クラッチ）
２２ａ 電磁クラッチ
２４ 第２プロペラシャフト
２６ リヤデフ
４０ 第１センサ
４２ 第２センサ
Claims (2)
- 原動機の発生する駆動力を前輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して後輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、
前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、
車両の加速度が所定の加速度以上であるか否かを判定する第２の判定手段と、
前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上であると判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、
前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定し、かつ、前記第２の判定手段が前記車両の加速度が所定の加速度以上でないと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さな第２の係合力に設定する第２の設定手段と、
前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を第１の係合力より小さく、かつ、前記第２の係合力より大きい第３の係合力に設定する第３の設定手段と、
が備えられたことを特徴とする４輪駆動車の駆動力分配制御装置。 - 原動機の発生する駆動力を後輪に直接的に伝達するとともに、前記駆動力をトルク分配用クラッチを介して前輪に伝達し、車両の走行状態に対応して前記トルク分配用クラッチの係合力を制御する４輪駆動車の駆動力分配制御装置において、
前記前輪の回転速度および前記後輪の回転速度のいずれが速いかを判定する第１の判定手段と、
この第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも遅いと判定した場合に、前記係合力を大きな第１の係合力に設定する第１の設定手段と、
前記第１の判定手段が前記前輪の回転速度が前記後輪の回転速度よりも速いと判定した場合に、前記係合力を前記第１の係合力よりも小さく、かつ、車両の速度に対応して大きくなる第２の係合力を設定する第２の設定手段と、
が備えられたことを特徴とする４輪駆動車の駆動力分配制御装置。
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