JP4949280B2 - Abnormality detection device for four-wheel drive vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、センタデファレンシャル装置に設けた２つの出力軸の回転速度と、各駆動輪の回転速度とに基づき、リヤデファレンシャル装置と前記フロントデファレンシャル装置とのデフギヤ比異常を検出する４輪駆動車の異常検出装置に関する。 The present invention relates to a four-wheel drive vehicle that detects a differential gear ratio abnormality between a rear differential device and the front differential device based on the rotation speed of two output shafts provided in a center differential device and the rotation speed of each drive wheel. The present invention relates to an anomaly detection device.
４輪駆動車では、エンジンから出力される駆動力を前後輪に配分するセンタデファレンシャル装置を備えているものが多い。このセンタデファレンシャル装置は差動回転することで前後出力軸間の差回転が吸収され、又、ＬＳＤ(Limited Slip Differential)クラッチが併設されている場合、このＬＳＤクラッチの締結力にて前後の駆動力配分が制御される。 Many four-wheel drive vehicles include a center differential device that distributes the driving force output from the engine to the front and rear wheels. This center differential device rotates differentially to absorb the differential rotation between the front and rear output shafts, and when an LSD (Limited Slip Differential) clutch is also provided, the front / rear driving force is determined by the fastening force of the LSD clutch. Distribution is controlled.
４輪の何れかに、テンポラリータイヤ、指定タイヤとは異なる径のタイヤ、タイヤの空気圧が不足しているために見かけ上径が小さくなっているタイヤ等、標準タイヤに較べて径の小さいタイヤ（以下「異径タイヤ」と称する）が装着されている場合、この異径タイヤの回転速度は、標準タイヤに比し速くなる。その結果、図６に示すように、例えば異径タイヤが前側の左右輪の何れかに装着されている場合、前側左右輪の回転速度の加算値（Ｖｆｌ＋Ｖｆｒ）は、後側左右輪の回転速度の加算値（Ｖｒｌ＋Ｖｒｒ）よりも速くなる。センタデファレンシャル装置では、前後輪の車輪速差を吸収するために、直進走行時においても常時高速で相対回転することになり、耐久性の低下を招いてしまう。 Tires with a smaller diameter than standard tires, such as temporary tires, tires with different diameters from designated tires, tires with apparently smaller diameters due to insufficient tire air pressure ( (Hereinafter referred to as “different diameter tire”), the rotational speed of the different diameter tire is higher than that of the standard tire. As a result, as shown in FIG. 6, for example, when different diameter tires are mounted on any of the front left and right wheels, the added value (Vfl + Vfr) of the rotation speeds of the front left and right wheels is the rotation speed of the rear left and right wheels. It becomes faster than the added value of (Vrl + Vrr). In the center differential device, in order to absorb the wheel speed difference between the front and rear wheels, the center differential device always makes a relative rotation at a high speed even during straight traveling, leading to a decrease in durability.
又、差動を制限するＬＳＤクラッチが併設されているセンタデファレンシャル装置では、異径タイヤを装着している間、前後輪で大きな車輪速差が検出されるために駆動輪が常時スリップしていると判定し、ＬＳＤクラッチを締結動作させてしまう。しかし、実際にはスリップが発生していないため、ＬＳＤクラッチに無理なすべりが発生し、ＬＳＤクラッチの耐久性が損なわれてしまう問題がある。 Further, in the center differential device provided with the LSD clutch for limiting the differential, the driving wheel always slips because a large wheel speed difference is detected between the front and rear wheels while the tires with different diameters are mounted. And the LSD clutch is engaged. However, since slip does not actually occur, there is a problem that an excessive slip occurs in the LSD clutch and the durability of the LSD clutch is impaired.
そのため、異径タイヤが装着されているか否かを検出する技術が従来から種々提案されている。一般的には、特許文献１（特開平６−１０７０１５公報）、特許文献２（特開２００２−７９８４３号公報）、或いは特許文献３（特開２００４−１３１０１０号公報）等に見られるように、各駆動輪の回転数を、各駆動輪に配設されている車輪速センサの出力信号から読込み、前後輪の車輪速度の差が大きい場合、異径タイヤが装着されていると判定する技術が多く知られている。
ところで、センタデファレンシャル装置が常時相対回転する要因としては、異径タイヤの装着以外に、フロントデファレンシャル装置或いはリヤデファレンシャル装置の仕様違いがある。フロントデファレンシャル装置及びリヤデファレンシャル装置のギヤ比は、予め車両毎に指定された仕様がある。又、フロントデファレンシャル装置及びリヤデファレンシャル装置のデフギヤ比は同じ車種であっても、グレード毎に相違している。 By the way, as a factor in which the center differential device is always relatively rotated, there is a difference in specifications of the front differential device or the rear differential device in addition to the mounting of the different diameter tires. The gear ratio of the front differential device and the rear differential device has a specification designated in advance for each vehicle. Further, the differential gear ratios of the front differential device and the rear differential device are different for each grade even for the same vehicle type.
従って、フロントデファレンシャル装置やリヤデファレンシャル装置は、デフケースの外観が同一或いは近似していても、デフギヤ比の仕様が異なるものが多数存在している。そのため、デファレンシャル装置を交換する際、或いは、既存のデファレンシャル装置を、ＬＳＤ付きのデファレンシャル装置にグレードアップする際などにおいて、違う仕様のデファレンシャル装置を誤って組み付けてしまう場合がある。 Therefore, there are many front differential devices and rear differential devices having different differential gear ratio specifications even if the appearance of the differential case is the same or similar. Therefore, when exchanging a differential device, or upgrading an existing differential device to a differential device with LSD, a differential device with a different specification may be mistakenly assembled.
駆動系の間違った部品の組み付け対策としては、異径タイヤの装着を自己診断する手段として、上述した車輪速センサで検出した各駆動輪の車輪速度に基づいて、前側左右輪の平均車輪速度（前輪車輪速度）と後側左右輪の平均車輪速度（後輪車輪速度）とを算出し、両車輪速度を比較して、異径タイヤの装着を検出することが考えられているが、デファレンシャル装置の仕様違いを特定することはできない。 As a measure for assembling wrong parts of the drive system, as a means for self-diagnosis of mounting of different diameter tires, based on the wheel speed of each drive wheel detected by the wheel speed sensor described above, the average wheel speed of the front left and right wheels ( It is considered that the front wheel speed) and the average wheel speed (rear wheel speed) of the rear left and right wheels are compared, and both wheel speeds are compared to detect the mounting of different diameter tires. It is not possible to identify differences in specifications.
この対策として、各駆動輪の車輪速を検出する車輪速センサに加えて、センタデファレンシャル装置の前輪出力軸と後輪出力軸とに出力軸速度センサを各々配設し、この両出力軸速度センサで検出した前輪出力軸の回転速度と後輪出力軸の回転速度とを比較して、デファレンシャル装置の仕様違いを検出することが考えられる。
As a countermeasure, in addition to the wheel speed sensor that detects the wheel speed of each drive wheel, an output shaft speed sensor is provided on each of the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft of the center differential device. It is conceivable to detect the difference in the specifications of the differential device by comparing the rotational speed of the front wheel output shaft detected in
しかし、前輪出力軸と後輪出力軸とに出力軸速度センサを個別に配設することは、部品点数が増加し、コスト増となる問題がある。 However, separately disposing output shaft speed sensors on the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft increases the number of parts and increases costs.
本発明は、上記事情に鑑み、製品のコストアップを抑制し、少ない部品点数でフロントデファレンシャル装置或いはリヤデファレンシャル装置のギヤ比異常を簡単に検出することのできる４輪駆動車の異常検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides an abnormality detection device for a four-wheel drive vehicle that can suppress an increase in product cost and can easily detect a gear ratio abnormality of a front differential device or a rear differential device with a small number of parts. The purpose is to do.
上記目的を達成するため本発明は、エンジンの駆動力を前輪出力軸と後輪出力軸とを介して前後輪に配分するセンタデファレンシャル装置と、前輪に配分された駆動力を前側左右輪に配分するフロントデファレンシャル装置と、後輪に配分された駆動力を後側左右輪に配分するリヤデファレンシャル装置と、各駆動輪の回転速度を各々検出する車輪速検出手段と、前記センタデファレンシャル装置の入力軸と前記前輪出力軸と前記後輪出力軸との内の２つの軸の回転速度を個別に検出する軸速度検出手段とを有し、前記軸速度検出手段で検出した前記２つの軸の回転速度と前記各車輪速検出手段で検出した前記各駆動輪の車輪速度とに基づき前後デフギヤ比異常率を算出する前後デフギヤ比異常率算出手段と、前記前後デフギヤ比異常率に基づき前後デフギヤ比異常を判定する前後デフギヤ比異常判定手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a center differential device that distributes engine driving force to the front and rear wheels via the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft, and distributes the driving force distributed to the front wheels to the front left and right wheels. A front differential device, a rear differential device that distributes the driving force distributed to the rear wheels to the rear left and right wheels, wheel speed detection means that detects the rotational speed of each drive wheel, and an input shaft of the center differential device And shaft speed detecting means for individually detecting the rotational speeds of two of the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft, and the rotational speeds of the two shafts detected by the shaft speed detecting means. And front / rear differential gear ratio abnormality rate calculating means for calculating a front / rear differential gear ratio abnormality rate based on the wheel speeds of the drive wheels detected by the wheel speed detection means, and based on the front / rear differential gear ratio abnormality rate. Characterized in that it comprises a longitudinal differential gear ratio abnormality determination means for determining an longitudinal differential gear ratio abnormality can.
本発明によれば、２つの軸速度検出手段で検出したセンタデファレンシャル装置を構成する２つの軸の回転速度に基づき、他の軸の回転速度を算出するようにしたので、１つの軸の回転速度を検出する軸速度検出手段が不要となり、その分製品のコストアップを抑制することができると共に、少ない部品点数でフロントデファレンシャル装置或いはリヤデファレンシャル装置のギヤ比異常を簡単に検出することができる。 According to the present invention, since the rotational speeds of the other shafts are calculated based on the rotational speeds of the two shafts constituting the center differential device detected by the two shaft speed detecting means, the rotational speed of one shaft is calculated. This eliminates the need for a shaft speed detecting means for detecting the occurrence of the above-mentioned problem, and can thereby suppress an increase in the cost of the product, and can easily detect a gear ratio abnormality of the front differential device or the rear differential device with a small number of parts.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１は４輪駆動車両の駆動系の概略構成図、図２は制御ユニットの構成図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive system of a four-wheel drive vehicle, and FIG. 2 is a configuration diagram of a control unit.
図１の符号１はエンジンであり、このエンジン１に変速機２が連設されている。尚、本実施形態では変速機２として自動変速機を採用しているが、手動変速機であっても良い。
エンジン１の出力は変速機２により所定に変速及びトルク増幅されて出力軸２ａから出力される。この出力軸２ａに動力伝達系を構成するドライブギヤ３が設けられており、このドライブギヤ３に、センタデファレンシャル装置５に設けられているドリブンギヤ４が噛合されている。
The output of the
センタデファレンシャル装置５は、変速機２から入力された駆動力を、前後輪に配分するもので、このセンタデファレンシャル装置５から後輪側に後輪出力軸６、プロペラシャフト７、ドライブピニオン軸８を介してリヤデファレンシャル装置９が連設されている。又、センタデファレンシャル装置５から前輪側に前輪出力軸１０を介してフロントデファレンシャル装置１１が連設されている。
The center
又、リヤデファレンシャル装置９から左右にリヤアクスル軸１２ｒｌ，１２ｒｒが延出されており、この各リヤアクスル軸１２ｒｌ，１２ｒｒに後側左右駆動輪としての左右輪１３ｒｌ，１３ｒｒが連設されている。又、フロントデファレンシャル装置１１から左右にフロントアクスル軸１２ｆｌ，１２ｆｒが延出されており、この各フロントアクスル軸１２ｆｌ，１２ｆｒに、前側左右駆動輪としての左右輪１３ｆｌ，１３ｆｒが連設されている。
Further, rear axle shafts 12rl and 12rr are extended from the rear
センタデファレンシャル装置５は、周知のプラネタリギヤ式デファレンシャル機構１６を有し、そのリングギヤ１６ａがドリブンギヤ４に連設されている。又、プラネタリピニオン１６ｂを支持する、入力軸としてのプラネタリキャリア１６ｃにドリブンギヤ４が連設されている。更に、サンギヤ１６ｄに後輪出力軸６が連設されている。この後輪出力軸６に、湿式多板クラッチ等で構成された差動制限装置であるＬＳＤ(Limited Slip Differential)クラッチ１７のドリブンプレートが設けられ、この各ドリブンプレートを挟持自在なドライブプレートがリングギヤ１６ａに連設されている。
The center
ＬＳＤクラッチ１７の締結力は電磁或いは油圧式アクチュエータ（図示せず）により制御される。ＬＳＤクラッチ１７の締結によりデファレンシャル機構１６が直結状態になると、後輪出力軸６と前輪出力軸１０との差動が制限され、前後輪に対して等分（５０：５０）にトルク配分される。又、ＬＳＤクラッチ１７が開放されると差動制限が解除されるため、デファレンシャル機構１６で設定されている前後配分比でトルク配分される。このＬＳＤクラッチ１７は後述するトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）２３から出力される締結力指示出力信号に従って、直結状態から開放状態まで連続的に動作される。
The fastening force of the LSD clutch 17 is controlled by an electromagnetic or hydraulic actuator (not shown). When the
ここで、デファレンシャル機構１６の動作について簡単に説明する。変速機２の出力軸２ａから出力される駆動力がデファレンシャル機構１６のプラネタリキャリア１６ｃに伝達されると、このプラネタリキャリア１６ｃが回転する。すると、この回転力が、プラネタリキャリア１６ｃに支持されているプラネタリピニオン１６ｂを介してサンギヤ１６ｄとリングギヤ１６ａとに、予め設定されている前後配分比に従って配分され、サンギヤ１６ｄに連設されている後輪出力軸６と、リングギヤ１６ａに連設されている前輪出力軸１０とを介して、リヤデファレンシャル装置９とフロントデファレンシャル装置１１とにそれぞれ伝達される。又、ＬＳＤクラッチ１７が締結されると、後輪出力軸６と前輪出力軸１０との一方から他方へ駆動力の一部が、ＬＳＤクラッチ１７を介して直接伝達される。
Here, the operation of the
各デファレンシャル装置９（１１）は、センタデファレンシャル装置５から伝達される駆動力を左右リヤアクスル軸１２ｒｌ，１２ｒｒ（左右フロントアクスル軸１２ｆｌ，ｆｒ）に各々配分すると共に、内装するデファレンシャル機構の相対回転により、リヤアクスル軸１２ｒｌ，１２ｒｒ（フロントアクスル軸１２ｆｌ，ｆｒ）間に生じる差回転が吸収される。
Each differential device 9 (11) distributes the driving force transmitted from the center
又、各アクスル軸１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒに、各駆動輪１３ｆｌ，１３ｆｒ，１３ｒｌ，１３ｒｒの車輪速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒを検出する、車輪速検出手段としての車輪速センサ１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒが各々配設されている。尚、この各車輪速センサ１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒは、後述するＡＢＳ制御を実行するために、車両に予め標準装備されている部品である。 Further, wheel speed sensors 18fl, 18fr as wheel speed detecting means for detecting wheel speeds Vfl, Vfr, Vrl, Vrr of the driving wheels 13fl, 13fr, 13rl, 13rr on the axle shafts 12fl, 12fr, 12rl, 12rr, respectively. , 18rl, 18rr are provided. Each wheel speed sensor 18fl, 18fr, 18rl, 18rr is a part that is pre-installed in the vehicle as a standard in order to execute ABS control to be described later.
更に、変速機２の出力軸２ａ、及び前輪出力軸１０に、軸速度検出手段としての車速センサ１９、及び前輪出力軸回転速度センサ２０が各々配設されている。この車速センサ１９は、出力軸２ａの回転速度から車速を検出するもので、一般的な車両には標準装備されている。
Further, a
この車速センサ１９により出力軸２ａの回転速度（変速機出力軸回転速度）Ｎｔｏが検出され、前輪出力軸回転速度センサ２０により前輪出力軸１０の回転速度（前輪出力軸回転速度）Ｎｃｏｆが検出される。
The
又、図２に示すように、車両には、ＣＡＮ(Controller Area Network)通信等の車内通信回線を通じて、各演算手段を構成するＡＢＳ(Antilock Brake System)制御装置（ＡＢＳ＿ＥＣＵ）２１、メータ制御装置（メータ＿ＥＣＵ）２２、ＴＣＵ２３等の車両を制御し、或いは車両の運転状態を表示する制御装置が相互通信可能に接続されている。各制御装置２１，２２，２３は、マイクロコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段を有している。
As shown in FIG. 2, the vehicle includes an ABS (Antilock Brake System) control device (ABS_ECU) 21, a meter control device (which configures each calculation means, through an in-vehicle communication line such as CAN (Controller Area Network) communication. A control device for controlling the vehicle such as (Meter_ECU) 22 and
以下、各制御装置２１，２２，２３の主な機能について簡単に説明する。ＡＢＳ＿ＥＣＵ２１は、制動時、各車輪速センサ１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒで検出した車輪速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒを読込み、この各車輪速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒに基づいて、車輪のロック状態を検出し、ロックが検出された駆動輪に対しては、図示しないブレーキ系統の油圧を減圧してブレーキ操作時の車輪のロックを回避する。又、メータ＿ＥＣＵ２２は、運転席前のインストルメントパネルに配設されているコンビネーションメータ（図示せず）の表示状態を制御するものであり、出力側に、運転席前方のインストルメントパネルに配設されているウォーニングランプ３１等が接続されている。
Hereinafter, main functions of the
又、ＴＣＵ２３は、車両の運転状態に基づき、ＲＯＭに格納されている変速点特定データに従い変速機２の変速制御を行うと共に、エンジントルク、スロットル開度、車速に応じてＬＳＤクラッチ１７を締結動作させるためのクラッチトルクを設定し、このクラッチトルクにてＬＳＤクラッチ１７の締結度を制御し、前後輪に対する最適な駆動力配分を行う。
Further, the
更に、ＴＣＵ１７の入力側に、車速センサ１９、前輪出力軸回転速度センサ２０が接続されている。ＴＣＵ１７は、上述した変速制御、及び前後輪に対する駆動力配分制御等の通常の制御以外に、リヤデファレンシャル装置９、及びフロントデファレンシャル装置１１に内装されているデファレンシャル機構のギヤ比異常を検出する機能を備えている。
Further, a
ＴＣＵ１７で実行されるデファレンシャルギヤ比異常の検出は、具体的には、図３、図４に示すデフギヤ比異常検出ルーチンに従って実行される。このルーチンは、イグニッションスイッチをＯＮした後、ＬＳＤクラッチ１７が開放状態にあるとき、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、車速センサ１９で検出した変速機出力軸回転速度Ｎｔｏを読込み、この変速機出力軸回転速度Ｎｔｏと、変速機２の出力軸２ａに設けられているドライブギヤ３とセンタデファレンシャル装置５のドリブンギヤ４とのギヤ比に基づきプラネタリキャリア１６ｃの回転速度（プラネタリキャリア回転速度）Ｎｃｏ算出し、ステップＳ２で、前輪出力軸回転速度センサ２０で検出した前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆを読込む。
Specifically, the differential gear ratio abnormality detection executed by the TCU 17 is executed in accordance with a differential gear ratio abnormality detection routine shown in FIGS. This routine is executed at every set calculation cycle when the LSD clutch 17 is in the released state after turning on the ignition switch. First, in step S1, the transmission output shaft rotational speed Nto detected by the
そして、ステップＳ３で、プラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏと前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆとに基づき、後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒを次式から算出する。
Ｎｃｏｒ←（（ρ１＋ρ２）・Ｎｃｏ−ρ１・Ｎｃｏｆ）／ρ２…（１）
ここで、ρ１はリングギヤ１６ａとプラネタリキャリア１６ｃとの間のギヤ比、ρ２はサンギヤ１６ｄとプラネタリキャリア１６ｃとの間のギャ比である。
In step S3, the rear wheel output shaft rotational speed Ncor is calculated from the following equation based on the planetary carrier rotational speed Nco and the front wheel output shaft rotational speed Ncof.
Ncor ← ((ρ1 + ρ2) · Nco−ρ1 · Ncof) / ρ2 (1)
Here, ρ1 is a gear ratio between the ring gear 16a and the planetary carrier 16c, and ρ2 is a gear ratio between the sun gear 16d and the planetary carrier 16c.
尚、（１）式は、図１に示すプラネタリギヤ式デファレンシャル機構１６の構成から導き出されたものであり、本実施形態とは異なる構成のデファレンシャル機構を備えるセンタデファレンシャル装置では、（１）式は異なる計算式となる。
The equation (1) is derived from the configuration of the planetary gear
上述した（１）式は、プラネタリギヤ式デファレンシャル機構１６の回転要素に対する力学的な関係式である。図５にプラネタリギヤ式デファレンシャル機構１６を構成する各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表す共線図を示す。同図において、左側の縦軸は前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆであるリングギヤ１６ａの回転速度を示し、中程の縦軸は、プラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏであるプラネタリキャリア１６ｃの回転速度を示し、右側の縦軸は、後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒを示すサンギヤ１６ｄの回転数を示す。又、横軸にデフギヤ比ρ１，ρ２を示す。この共線図を用いれば、（１）式を容易に導くことができる。
The above-described expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the planetary gear
次いで、ステップＳ４へ進み、前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆと後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒとに基づき、前後出力軸速度比εＮを次式から算出する。
εＮ←Ｎｃｏｆ／Ｎｃｏｒ…（２）
Next, the process proceeds to step S4, where the front / rear output shaft speed ratio εN is calculated from the following equation based on the front wheel output shaft rotational speed Ncof and the rear wheel output shaft rotational speed Ncor.
εN ← Ncof / Ncor (2)
その後、ステップＳ５へ進み、各車輪速センサ１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒで検出した、各駆動輪１３ｆｌ，１３ｆｒ，１３ｒｌ，１３ｒｒの車輪速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒを読込み、続く、ステップＳ６で、前輪車輪速度Ｖｆと後輪車輪速度Ｖｒとを、次式から各々算出する。
Ｖｆ←（Ｖｆｌ＋Ｖｆｒ）／２…（３）
Ｖｒ←（Ｖｒｌ＋Ｖｒｒ）／２…（４）
図６に一点鎖線で示すように、全輪に標準タイヤが装着されている場合、Ｖｆ≒Ｖｒとなる。又、同図に実線で示すように、何れかの車輪（図においては、前側左右輪の何れか）に、小径の異径タイヤが装着されている場合、前輪車輪速度Ｖｆと後輪車輪速度Ｖｒとにアンバランスが生じる。
Thereafter, the process proceeds to step S5, in which the wheel speeds Vfl, Vfr, Vrl, Vrr of the drive wheels 13fl, 13fr, 13rl, 13rr detected by the wheel speed sensors 18fl, 18fr, 18rl, 18rr are read, and then in step S6. The front wheel speed Vf and the rear wheel speed Vr are calculated from the following equations, respectively.
Vf ← (Vfl + Vfr) / 2 (3)
Vr ← (Vrl + Vrr) / 2 (4)
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6, when standard tires are mounted on all the wheels, Vf≈Vr. Also, as indicated by the solid line in the figure, when a small-diameter tire with a different diameter is attached to any of the wheels (in the drawing, any of the front left and right wheels), the front wheel speed Vf and the rear wheel speed An imbalance occurs in Vr.
次いで、ステップＳ７で、前後車輪速比εｖを次式から算出する。
εｖ←Ｖｆ／Ｖｒ
Next, in step S7, the front / rear wheel speed ratio εv is calculated from the following equation.
εv ← Vf / Vr
そして、ステップＳ８へ進み、前後出力軸速度比εＮと前後車輪速比εｖとに基づき、次式から前後デフギヤ比異常率αを算出する。尚、上述したステップＳ１〜Ｓ８までの処理が前後デフギヤ比異常率算出手段に対応している。 In step S8, the front / rear differential gear ratio abnormality rate α is calculated from the following equation based on the front / rear output shaft speed ratio εN and the front / rear wheel speed ratio εv. Note that the processing from step S1 to S8 described above corresponds to the front / rear differential gear ratio abnormality rate calculating means.
α←（１／εＮ）・εｖ…（５） α ← (1 / εN) · εv (5)
その後、ステップＳ９へ進み、センタデファレンシャル装置５のデファレンシャル機構１６で設定されている前後配分比と前後車輪速比εｖに基づいて設定されている異常判定基準率ηと前後デフギヤ比異常率αとの差分（η−α）の絶対値｜η−α｜と異常率判定値αｏとを比較する。この異常率判定値αｏは、異常判定基準率ηを基準として予め実験などから求めた、前後デフギヤ比異常率αの許容幅である。そして、｜η−α｜≦αｏの場合は、許容範囲内であるため正常と判定し、ステップＳ１０へ分岐し、正常信号を出力してルーチンを抜ける。尚、ステップＳ９での処理が前後デフギヤ比異常判定手段に対応している。
Thereafter, the process proceeds to step S9, where the abnormality determination reference rate η and the front / rear differential gear ratio abnormality rate α set based on the front / rear distribution ratio and the front / rear wheel speed ratio εv set by the
又、｜η−α｜＞αｏの場合は、許容範囲から外れているため異常と判定し、ステップＳ１１へ進み、ＬＳＤクラッチ１７の締結力を制限し、直結状態を回避させて、ＬＳＤクラッチ１７に無理なすべりが発生することを防止する。 If | η−α |> αo, since it is out of the allowable range, it is determined that there is an abnormality, the process proceeds to step S11, the fastening force of the LSD clutch 17 is limited, the direct connection state is avoided, and the LSD clutch 17 To prevent excessive slippage.
次いで、ステップＳ１２へ進み、異常信号を出力してルーチンを抜ける。この異常信号は、図２に示すメータ＿ＥＣＵ２２で読込まれ、ウォーニングランプ３１を点灯、或いは点滅させて、リヤデファレンシャル装置９、或いはフロントデファレンシャル装置１１の何れかのデフギヤ比が異常であることを、運転者に知らせる。この場合、デフギヤ比の異常を、メータ＿ＥＣＵ２２に接続されているスピーカを介して音声で報知するようにしても良い。
Next, the process proceeds to step S12, where an abnormal signal is output and the routine is exited. This abnormal signal is read by the meter_ECU 22 shown in FIG. 2, and the warning
尚、デフギヤ比の異常は、リヤデファレンシャル装置９、或いはフロントデファレンシャル装置１１の仕様違いが原因であり、何れのデファレンシャル装置９，１１に異常が発生しているかは運転者が把握していると考えられるため、異常の発生しているデファレンシャル装置９，１１を特定する必要はない。
The abnormality of the differential gear ratio is caused by the difference in specifications of the rear
又、ＴＣＵ１７から出力される異常信号はエンジン制御装置で読込まれる。エンジン制御装置では、ＴＣＵ１７から異常信号が入力された場合、スロットル弁の開度を制限して、急加速、及び最高速度を制限する等のフェイルセーフ制御を実行する。 The abnormal signal output from the TCU 17 is read by the engine control device. In the engine control device, when an abnormal signal is input from the TCU 17, fail-safe control such as limiting the opening of the throttle valve to limit rapid acceleration and maximum speed is executed.
尚、図に示すフローチャートでは明記されていないが、前後車輪速比εｖから異形タイヤの装着の有無が検出される。すなわち、全輪に標準タイヤが装着されてい場合、εｖ≒１であるため、絶対値｜１−εｖ｜と異径タイヤ判定値（許容幅）とを比較することで、異径タイヤ装着の有無を判定することができる。 In addition, although not specified in the flowchart shown in the figure, whether or not a deformed tire is mounted is detected from the front and rear wheel speed ratio εv. That is, when standard tires are mounted on all the wheels, εv≈1, so the absolute value | 1-εv | is compared with the different diameter tire determination value (allowable width) to determine whether or not different diameter tires are mounted. Can be determined.
このように、本実施形態によれば、プラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏと前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆとに基づき、後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒを算出するようにしたので、後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒを検出する速度センサが不要となり、又、変速機出力軸回転速度Ｎｔｏは、車両に標準装備されている車速センサ１９の出力値から検出することができ、更に、後輪出力軸回転速度センサを設ける必要はなく、従って、前輪出力軸回転速度センサ２０のみを増設すれば良いので、部品点数が大幅に増加せず、相対的に製品コストの低減を図ることができる。
Thus, according to the present embodiment, the rear wheel output shaft rotational speed Ncor is calculated based on the planetary carrier rotational speed Nco and the front wheel output shaft rotational speed Ncof. The speed sensor to detect is unnecessary, and the transmission output shaft rotational speed Nto can be detected from the output value of the
そして、前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆと後輪出力軸回転速度Ｎｃｏｒから算出した前後出力軸速度比εＮと前後車輪速比εｖとに基づき前後デフギヤ比異常率αを算出するようにしたので、簡単な計算でフロントデファレンシャル装置１１或いはリヤデファレンシャル装置９のギヤ比異常を容易に検出することができる。更に、前後デフギヤ比異常率αを算出する過程で求められる、前後車輪速比εｖから異径タイヤの装着の有無を簡単に識別することができる。
The front / rear differential gear ratio abnormality rate α is calculated based on the front / rear output shaft speed ratio εN and the front / rear wheel speed ratio εv calculated from the front wheel output shaft rotational speed Ncof and the rear wheel output shaft rotational speed Ncor. The gear ratio abnormality of the front
その結果、少ない部品点数で、フロントデファレンシャル装置１１或いはリヤデファレンシャル装置９の仕様違いを簡単に検出することができ、しかも、演算途中で異径タイヤの装着の有無も検出することができるため、確実にフェイルセーフ制御を実行させることができる。
As a result, it is possible to easily detect the difference in specifications of the front
尚、本実施形態では、変速機２の出力軸２ａの回転速度Ｎｔｏに基づいて算出したプラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏと、デファレンシャル機構１６の１つの出力である前輪出力軸１０の前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆとに基づき前後デフギヤ比異常率αを算出しているが、デファレンシャル機構１６は、１つの入力系と２つの出力系とが互いに力学的な関係を有しているため、何れか２つの系の回転速度が判明されれば、デフギヤ比ρ１，ρ２の仕様に基づき、他の１つの系の回転速度は容易に算出することができる。従って、例えばデファレンシャル機構１６の後輪出力軸６の回転速度Ｎｃｏｒを検出し、この後輪出力軸６の回転速度Ｎｃｏｒとプラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏとに基づいて、前輪出力軸回転速度Ｎｃｏｆを算出するようにしても良い。
In this embodiment, the planetary carrier rotational speed Nco calculated based on the rotational speed Nto of the output shaft 2a of the
又、変速機２の出力軸２ａに車速センサ１９が装備されていない車両では、エンジン回転数から変速機出力軸回転速度Ｎｔｏを算出することもできる。すなわち、エンジン回転数センサは、変速機２の入力軸に直結するエンジン１の出力軸の回転数を検出しているため、このエンジン回転数と変速機２の変速比とにより、変速機出力軸回転速度Ｎｔｏを算出することができる。
Further, in a vehicle in which the
更に、変速機２の出力軸２ａに設けたドライブギヤ３とデファレンシャル機構１６に設けたドリブンギヤ４とが同一歯数の場合は、ギャ比が１となるため、プラネタリキャリア回転速度Ｎｃｏに変えて変速機出力軸回転速度Ｎｔｏをそのまま適用することができる。
Further, when the
２…変速機、
２ａ…出力軸、
５…センタデファレンシャル装置、
６…後輪出力軸、
１０…前輪出力軸、
１１…フロントデファレンシャル装置、
１６…デファレンシャル機構、
１７…ＬＳＤクラッチ、
１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒ…車輪速センサ、
１９…車速センサ、
２０…前輪出力軸回転速度センサ、
２３…制御装置、
α…前後デフギヤ比異常率、
αｏ…異常率判定値、
εＮ…前後出力軸速度比、
εｖ…前後車輪速比、
η…異常判定基準率、
ρ１，ρ２…デフギヤ比、
Ｎｃｏ…プラネタリキャリア回転速度、
Ｎｃｏｆ…前輪出力軸回転速度、
Ｎｃｏｒ…後輪出力軸回転速度、
Ｎｔｏ…変速機出力軸回転速度、
Ｖｆ…前輪車輪速度、
Ｖｒ…後輪車輪速度、
Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ…車輪速度
2. Transmission,
2a ... output shaft,
5. Center differential device,
6: Rear wheel output shaft,
10 ... front wheel output shaft,
11 ... Front differential device,
16 ... Differential mechanism,
17 ... LSD clutch,
18fl, 18fr, 18rl, 18rr ... wheel speed sensor,
19 ... Vehicle speed sensor,
20: Front wheel output shaft rotational speed sensor,
23. Control device,
α: Front / rear differential gear ratio abnormality rate,
αo ... abnormal rate judgment value,
εN: front / rear output shaft speed ratio,
εv: front and rear wheel speed ratio,
η: Abnormality criterion rate,
ρ1, ρ2… Differential gear ratio,
Nco ... Planetary carrier rotation speed,
Ncof: front wheel output shaft rotation speed,
Ncor: Rear wheel output shaft rotation speed,
Nto: Transmission output shaft rotation speed,
Vf: Front wheel speed,
Vr ... Rear wheel speed,
Vfl, Vfr, Vrl, Vrr ... Wheel speed
Claims (5)
前輪に配分された駆動力を前側左右輪に配分するフロントデファレンシャル装置と、
後輪に配分された駆動力を後側左右輪に配分するリヤデファレンシャル装置と、
各駆動輪の回転速度を各々検出する車輪速検出手段と、
前記センタデファレンシャル装置の入力軸と前記前輪出力軸と前記後輪出力軸との内の２つの軸の回転速度を個別に検出する軸速度検出手段と
を有し、
前記軸速度検出手段で検出した前記２つの軸の回転速度と前記各車輪速検出手段で検出した前記各駆動輪の車輪速度とに基づき前後デフギヤ比異常率を算出する前後デフギヤ比異常率算出手段と、
前記前後デフギヤ比異常率に基づき前後デフギヤ比異常を判定する前後デフギヤ比異常判定手段と
を備えることを特徴とする４輪駆動車の異常検出装置。 A center differential device that distributes the driving force of the engine to the front and rear wheels via a front wheel output shaft and a rear wheel output shaft;
A front differential device that distributes the driving force distributed to the front wheels to the front left and right wheels;
A rear differential device that distributes the driving force distributed to the rear wheels to the rear left and right wheels;
Wheel speed detection means for detecting the rotational speed of each drive wheel;
Shaft speed detecting means for individually detecting the rotational speeds of two of the input shaft of the center differential device, the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft;
Front / rear differential gear ratio abnormality rate calculating means for calculating a front / rear differential gear ratio abnormality rate based on the rotational speeds of the two shafts detected by the shaft speed detection means and the wheel speeds of the drive wheels detected by the wheel speed detection means. When,
An abnormality detection device for a four-wheel drive vehicle, comprising: a front / rear differential gear ratio abnormality determining means for determining a front / rear differential gear ratio abnormality based on the front / rear differential gear ratio abnormality rate.
前記前後デフギヤ比異常率算出手段は、前記入力軸速度検出手段と前記出力軸速度検出手段で検出した前記２つの軸の回転速度に基づき他方の出力軸の回転速度を算出し、前記前輪出力軸の回転速度と前記後輪出力軸の回転速度とに基づき前後出力軸速度比を算出し、前記各車輪速検出手段で検出した前記各駆動輪速度に基づき前後車輪速比を算出し、前記前後出力軸速度比と前記前後車輪速比とに基づき前記前後デフギヤ比異常率を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車の異常検出装置。 The shaft speed detecting means comprises input shaft speed detecting means for detecting the rotational speed of the input shaft, and output shaft speed detecting means for detecting one rotational speed of the front wheel output shaft and the rear wheel output shaft,
The front / rear differential gear ratio abnormality rate calculating means calculates the rotational speed of the other output shaft based on the rotational speeds of the two shafts detected by the input shaft speed detecting means and the output shaft speed detecting means, and the front wheel output shaft The front-rear output shaft speed ratio is calculated based on the rotational speed of the rear wheel output shaft and the front-rear wheel speed ratio is calculated based on the driving wheel speeds detected by the wheel speed detecting means. The abnormality detection device for a four-wheel drive vehicle according to claim 1, wherein the abnormality ratio of the front / rear differential gear ratio is calculated based on an output shaft speed ratio and the front / rear wheel speed ratio.
ことを特徴とする請求項２記載の４輪駆動車の異常検出装置。 The abnormality detection device for a four-wheel drive vehicle according to claim 2, wherein the input shaft speed detecting means for detecting the rotational speed of the input shaft is disposed on an output shaft of the transmission.
ことを特徴とする請求項３記載の４輪駆動車の異常検出装置。 4. The abnormality detecting device for a four-wheel drive vehicle according to claim 3, wherein said shaft speed detecting means is also used as a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed.
ことを特徴とする請求項２記載の４輪駆動車の異常検出装置。 The input shaft speed detecting means for detecting the rotational speed of the input shaft is a rotational speed sensor for detecting a turbine rotational speed disposed on the input side of the transmission, and the rotational speed of the input shaft is The abnormality detection device for a four-wheel drive vehicle according to claim 2, wherein the abnormality detection device calculates the speed based on a turbine rotational speed detected by a number sensor and a transmission gear ratio of the transmission.
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