JP2003312294A - 4輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents
4輪駆動車の駆動力配分制御装置Info
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Abstract
遅れ感なく従動輪へのトルク配分を増加できる4輪駆動
車の駆動力配分制御装置を提供する。 【解決手段】 エンジン12の駆動力はトランスアクスル
13及び両フロントアクスル14, 14を介して両前輪16, 16
に伝達されるように構成されている。また、エンジン12
の駆動力はプロペラシャフト15、電磁クラッチ機構18を
備える駆動力伝達装置17、ドライブピニオンシャフト、
リヤディファレンシャル19及び両リヤアクスル20, 20を
介して両後輪21, 21に伝達されるように構成されてい
る。駆動力配分制御装置42は、トランスミッションのギ
ヤ段をギヤ段センサ48によって検出する。駆動力配分制
御装置42は、シフトダウン時に後輪21へのトルク配分を
増加するように、電磁クラッチ機構18の電磁コイルへ供
給する電流の量を制御する電流指令値を決定する。
Description
力配分制御装置に関するものである。
(4WDということもある)と2輪駆動(2WDという
こともある)とを適宜切り替えるパートタイム方式と、
常時4輪を駆動するフルタイム方式とが知られている。
一般に、パートタイム方式は、ドライバが手動操作によ
り4輪駆動に切り替えることにより、前後輪を直結す
る。一方、フルタイム方式は、前輪と後輪との間に、セ
ンターデフを備えることにより、前後輪の差動を許容
し、常時4輪駆動を実現している。
方式以外のものとしてスタンバイ方式の4輪駆動車も知
られている。このスタンバイ方式は、必要に応じて4輪
駆動状態と2輪駆動状態を遷移するもので、内燃機関に
直結された主駆動輪と、カップリングを介して内燃機関
に接続された副駆動輪(従動輪ともいう)とを備えてい
る。そして、副駆動輪側への駆動力配分を路面状況や走
行状態などに応じてカップリングの締結力(係合力)を
変化させることで最適になるよう調整している。
制御装置として、例えば前後車輪間の差動回転速度(前
後車輪間における車輪速度の偏差)をそれぞれの判定閾
値と比較するものがある。そして、加速等により、差動
回転速度が判定閾値を超えた場合に、駆動力配分制御装
置は加速モードと判断し、従動輪側の駆動力配分を現在
より大きくするようにカップリングを制御する。
な駆動力配分制御装置では、例えばドライバが加速する
ためにシフトダウンを行った場合でも、前後輪間の車輪
速度の偏差が閾値を超えないと加速モードとは判定され
ず、シフトダウンから加速モードに移行するまで遅れ感
があるという問題がある。また、従来のメカ式のカップ
リング(例えば特開平6−288415号公報)の場合
には、シフトダウンに連動して加速モードに移行するよ
うな制御はできない。
のであって、その目的は、ドライバがシフトダウンをし
て加速する際に遅れ感なく従動輪へのトルク配分を増加
できる4輪駆動車の駆動力配分制御装置を提供すること
にある。
めに、請求項1に記載の発明は、内燃機関の発生する駆
動力をカップリングを介して前輪及び後輪に分配して伝
達し、車両の走行状態に対応して前記カップリングの係
合力を制御する4輪駆動車の駆動力配分制御装置におい
て、トランスミッションのギヤ段のシフトダウン時に4
輪駆動傾向のトルク配分を行うように前記カップリング
を制御する制御手段を備えたことを要旨とする。
段がシフトダウンされたときに、4輪駆動傾向のトルク
配分を行うように制御手段によりカップリングが制御さ
れる。よって、ドライバの加速する意思をトランスミッ
ションのギヤ段のシフトダウンによって検出し、遅れ感
なく4輪駆動傾向のトルク配分を行うことができる。
トルク配分を行うとは、カップリングの係合力を現在の
結合力より強める方向にカップリングを制御することを
いう。
の発明において、内燃機関のスロットルバルブの開度を
検出するスロットル開度検出手段が備えられ、前記制御
手段は、シフトダウンについて判断する前に、検出した
スロットル開度がエンジンブレーキ時の所定の閾値より
大きいか否かを判断し、前記スロットル開度がエンジン
ブレーキ時の所定の閾値より大きく、かつシフトダウン
時に4輪駆動傾向のトルク配分を行うように前記カップ
リングを制御することを要旨とする。
断がスロットル開度の判断より後に行われるため、単に
減速時のシフトダウンによる誤判定を防止できるため、
判定精度が向上できる。
求項2に記載の発明において、車輪速度を検出する車輪
速度検出手段が各車輪それぞれに対応して備えられ、前
記制御手段は、シフトダウンについて判断する前に、各
車輪に対してそれぞれ検出した車輪速度変化が4輪のう
ち一つでも所定の閾値より大きいか否かを判断し、前記
車輪速度変化が4輪のうち一つでも所定の閾値より大き
なときに4輪駆動傾向のトルク配分を行うように前記カ
ップリングを制御することを特徴とする。
断が車輪速度変化の判断より後に行われるため、車輪速
度変化が4輪とも所定の閾値より小さくても、シフトダ
ウン時に遅れ感なく4輪駆動傾向のトルク配分を行うこ
とができる。
マニュアルトランスミッションの4輪駆動車に具体化し
た一実施の形態を図1〜図4に従って説明する。
略構成図を示す。図1に示すように、4輪駆動車11
は、内燃機関としてのエンジン12及びトランスアクス
ル13を備えている。トランスアクスル13はトランス
ミッション及びトランスファ等を有している。トランス
アクスル13には一対のフロントアクスル14, 14及
びプロペラシャフト15が連結されている。両フロント
アクスル14, 14にはそれぞれ前輪16, 16が連結
されている。プロペラシャフト15には駆動力伝達装置
(カップリング)17が連結されており、同駆動力伝達
装置17にはドライブピニオンシャフト(図示略)を介
してリヤディファレンシャル19が連結されている。リ
ヤディファレンシャル19には一対のリヤアクスル2
0, 20を介して後輪21, 21が連結されている。
13及び両フロントアクスル14,14を介して両前輪
16, 16に伝達される。また、プロペラシャフト15
とドライブピニオンシャフトとが駆動力伝達装置17に
てトルク伝達可能に連結された場合、エンジン12の駆
動力はプロペラシャフト15、ドライブピニオンシャフ
ト、リヤディファレンシャル19及び両リヤアクスル2
0, 20を介して両後輪21, 21に伝達される。
ラッチ機構18を備えており、同電磁クラッチ機構18
は互いに摩擦係合又は離間する複数のクラッチ板(図示
略)を有している。電磁クラッチ機構18に内蔵された
電磁コイル(図示略)に電流指令値に応じた電流を供給
すると各クラッチ板は互いに摩擦係合し、後輪21への
トルクの伝達が行われる。電磁クラッチ機構18への電
流指令値に応じた電流の供給を遮断すると各クラッチ板
は互いに離間し、後輪21へのトルクの伝達も遮断され
る。
力配分制御装置(4WD−ECU)42を備えている。
各クラッチ板の摩擦係合力は電磁クラッチ機構18の電
磁コイルに供給される電流の量(電流の強さ)に応じて
増減し、これにより後輪21への伝達トルク、即ち後輪
21への拘束力(電磁クラッチ機構18の摩擦係合力)
を任意に調整可能となっている。電磁クラッチ機構18
の電磁コイルへの電流の供給、遮断及び電流供給量の調
整は駆動力配分制御装置42により制御される。言い換
えると、駆動力配分制御装置42は、4輪駆動状態又は
2輪駆動状態のいずれかを選択すると共に、4輪駆動状
態において前輪16と後輪21との駆動力配分率(トル
ク配分率)を制御する。
トルク伝達が遮断された状態では前輪:後輪=100:
0となる。また、電磁クラッチ機構18が所定の値以上
にて締結された直結状態では接地荷重に応じたトルク配
分、即ち、4輪のいずれもスリップしていない状態の場
合には、トルク配分率は前輪:後輪=50:50とな
る。そして、駆動力配分制御装置42の制御指令によ
り、前輪16と後輪21に伝達されるトルク配分率は、
前輪:後輪=100〜50:0〜50の範囲内で可変と
されている。
M、ROM及びI/Oインターフェイス等を備えたマイ
クロコンピュータを中心として構成されている。ROM
には駆動力配分制御装置42が実行する各種の制御プロ
グラム、各種のデータ及びマップ等が格納されている。
マップは車両モデルによる実験データ及び周知の理論計
算等によって予め求められたものである。RAMはRO
Mに書き込まれた制御プログラムを展開してCPUが各
種の演算処理を実行するためのデータ作業領域である。
ップを示し、図3(a)、(b)は加速モードのマップ
を示す。図2(a)、(b)、図3(a)、(b)のマ
ップはトルク配分決定のために使用される。
のトルク配分、横軸にΔNが示され、各車速に対応する
直線が描かれて構成されている。一定車速でのトルク配
分は、ΔNが大きくなるほど直線的に増加するようにな
っている。また、一定のΔNでのトルク配分は、車速が
大きい方が小さくなるようになっている。ここで、ΔN
は、左右の前輪16の車輪速度の平均値と、左右の後輪
21の車輪速度の平均値との差(以下、前後車輪間の車
輪速度の偏差という)である。
のトルク配分、横軸にスロットル開度が示され、各車速
に対応する曲線が描かれて構成されている。一定車速で
のトルク配分は、スロットル開度が大きくなるほど増加
するが、トルク配分の増加量は、スロットル開度が大き
くなるほど小さくなっている。また、一定のスロットル
開度でのトルク配分は、車速が小さい方が大きくなるよ
うになっている。後輪21へのトルク配分は、図2
(a)、(b)に示す2つのマップにより得られたトル
ク配分が所定の比率で足し合わされて決定される。
ップは、それぞれ図2(a)、(b)の基本4駆モード
のマップよりトルク配分が大きくなるように構成されて
いる。即ち、図3(a)に示すように、ΔN及び車速に
対するトルク配分は、図2(a)に示すトルク配分より
大きくなっている。同様に、図3(b)に示すように、
スロットル開度及び車速に対するトルク配分は、図2
(b)に示すトルク配分より大きくなっている。
しての第1車輪速センサ43a、第2車輪速センサ43
b、スロットル開度検出手段としてのスロットル開度セ
ンサ47、ギヤ段検出手段としてのギヤ段センサ48が
取り付けられている。駆動力配分制御装置42の入力側
(I/Oインターフェイスの入力端子)には、各第1、
第2車輪速センサ43a,43b、スロットル開度セン
サ47及びギヤ段センサ48がそれぞれ接続されてい
る。駆動力配分制御装置42の出力側(I/Oインター
フェイスの出力端子)には駆動力伝達装置17及びエン
ジン制御装置(図示略)が接続されている。
設けられ、第2車輪速センサ43bは各後輪21毎に設
けられており、各車輪の速度(以下、車輪速度という)
を個別に検出する。スロットル開度センサ47は、スロ
ットルバルブ(図示略)に接続されており、スロットル
バルブの開度を検出する。スロットルバルブの開度はド
ライバによるアクセルペダル(図示略)の踏込量に相当
する。ギヤ段センサ48はトランスアクスル13のトラ
ンスミッションのギヤ段を検出可能に設けられている。
駆動力配分制御装置42の作用を、図4のフローチャー
トに従って説明する。図4の制御プログラムは所定制御
周期毎に実行される。
置42は、各第1車輪速センサ43aから前輪16の車
輪速度を読み込み、各第2車輪速センサ43bから後輪
21の車輪速度を読み込む。また、駆動力配分制御装置
42は、スロットル開度センサ47によりスロットル開
度を読み込む。また、駆動力配分制御装置42はギヤ段
センサ48によりトランスミッションのギヤ段を読み込
む。
置42は、ステップS1で読み込んだ前輪16,後輪2
1の車輪速度から、前後車輪間の車輪速度の偏差ΔNを
演算する。また、駆動力配分制御装置42は、車速を左
右の後輪21の車輪速度の平均値を算出することにより
得る。
置42は、スロットル開度がエンジンブレーキ(E/G
ブレーキ)時に対応するように予め設定された所定のス
ロットル開度閾値より小さいか否かを判断する。YES
であればステップS6に進み、NOであればステップS
4に進む。スロットル開度閾値は車速等に応じた値がR
OMに予め記憶されている。
置42は、所定時間(例えば数百ms)での各車輪速度
の変化が、所定の車輪速度変化閾値より小さいか否かを
判断する。YESであればステップS5に進み、NOで
あれば、即ち前輪16,後輪21のうち一つでも車輪速
度の変化が車輪速度変化閾値を超えれば、ステップS7
に進む。車輪速度変化閾値は予めROMに記憶されてい
る。
置42は、シフトダウンされたか否かを判断する。NO
であればステップS6に進み、YESであればステップ
S7に進む。
置42は、現在の制御モードを示すフラグを立てる。駆
動力配分制御装置42は、このフラグに基づいて、トル
ク配分決定のために現在使用してきたマップを引き続き
使用することを決定し、後輪21へのトルク配分を決定
する。
ドであれば、駆動力配分制御装置42は、図2(a)、
(b)に示す基本4駆モードの2つのマップにより得ら
れたトルク配分を所定の比率で足し合わせて後輪21へ
のトルク配分を決定する。駆動力配分制御装置42は、
このトルク配分に応じるように、電磁クラッチ機構18
の電磁コイルに供給する電流の量を制御する電流指令値
を決定することにより後輪側への駆動力配分を制御す
る。
置42は、加速モードを示すフラグを立てる。駆動力配
分制御装置42は、このフラグに基づいて、図3のマッ
プを用いて現在より後輪21へのトルク配分が大きくな
るようにトルク配分を決定し、そのトルク配分になるよ
うな電流指令値を電磁クラッチ機構18に送る。
42は、ステップS3でスロットル開度がエンジンブレ
ーキ閾値より大きいと判断したときは、ステップS4で
各車輪速の変化が所定の閾値より小さいと判断した場合
でも、ステップS5でシフトダウンと判断するとステッ
プS7の加速モードに移行できる。
合、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことにより車
輪速が変化し、ΔNが閾値を超えて初めて電磁クラッチ
機構18の摩擦係合力が切り換えられる。よって、ドラ
イバは、アクセルペダルを踏んでも、後輪21へのトル
ク配分が増加されることによる力強いトルクをすぐには
得られないため、遅れ感を感じる。
プS5からステップS7に移行することにより、ドライ
バが加速するために行ったシフトダウンが検出されて電
磁クラッチ機構18の摩擦係合力の切り換えのための電
流指令値が電磁クラッチ機構18に送られる。このた
め、ドライバが加速のためにシフトダウンしてからアク
セルペダルを踏むまでに、電磁クラッチ機構18の摩擦
係合力の切り換えが完了する。よって、ドライバは、電
磁クラッチ機構18の摩擦係合力の切り換えが完了し
て、後輪21へのトルク配分が増加した状態でアクセル
ペダルを踏むため、アクセルペダルを踏むとすぐに力強
いトルクを得ることができ、遅れ感なく加速できる。
果を有する。 (1) 駆動力配分制御装置42は、シフトダウンされ
たか否かを判断し、シフトダウンされた場合は駆動力伝
達装置17の摩擦係合力(係合力)を増加し、シフトダ
ウンされていない場合は現在の制御モードを保持する。
従って、シフトダウンされたときに、例えば前後輪間の
車輪速度の偏差が閾値を超えるまで待つことなく、遅れ
感なく従動輪へのトルク配分を増加できる。
度センサ47が備えられており、駆動力配分制御装置4
2は、シフトダウンについて判断する前に、スロットル
開度が所定の閾値より大きいか否かを判断する。そし
て、駆動力配分制御装置42は、スロットル開度が所定
の閾値より大きく、かつシフトダウン時に4輪駆動傾向
のトルク配分を行うように駆動力伝達装置17を制御す
る。シフトダウンについての判断がスロットル開度の判
断より後に行われるため、単に減速時のシフトダウンに
よる誤判定を防止できるため、判定精度が向上できる。
ンサ43aが前輪16に対応して備えられ、第2車輪速
センサ43bが後輪21に対応して備えられており、駆
動力配分制御装置42は、シフトダウンについて判断す
る前に、車輪速度変化が4輪のうち一つでも所定の閾値
より大きいか否かを判断する。そして、駆動力配分制御
装置42は、車輪速度変化が4輪のうち一つでも所定の
閾値より大きな場合に4輪駆動傾向のトルク配分を行う
ように駆動力伝達装置17を制御する。シフトダウンに
ついての判断が車輪速度変化の判断より後に行われるた
め、車輪速度変化が4輪とも所定の閾値より小さくて
も、シフトダウン時に遅れ感なく従動輪へのトルク配分
を増加できる。
されるものではなく、例えば以下のように変更してもよ
い。 ○ 駆動力伝達装置17の差動制御装置として電磁クラ
ッチ機構18を使用したが、電子制御可能なカップリン
グであれば他の形式(例えば油圧クラッチ機構)でもよ
い。
ディファレンシャルを備えた4輪駆動車に適用してもよ
い。 ○ 後輪駆動ベースの4輪駆動車に応用してもよい。こ
の場合、エンジン12の駆動力は後輪21側から前輪1
6側に伝達される。
してもよい。この場合、エンジン12の駆動力は後輪2
1側から前輪16側に伝達される。 ○ 前記実施形態では、車速は、左右後輪の車輪速度に
基づいて算出したが、この代わりに車速検出手段として
車速センサを設けて、車速を検出してもよい。
トランスミッションであってもよい。 ○ トルク配分率は、前輪:後輪=100:0と、前
輪:後輪=50:50の間で制御することに限らず、後
輪の配分率が0より大きい場合、例えば前輪:後輪=8
0:20と前輪:後輪=50:50の間で制御してもよ
い。
想について、以下に追記する。 (1) 内燃機関の発生する駆動力をカップリングを介
して前輪及び後輪に分配して伝達し、車両の走行状態に
対応して前記カップリングの係合力を制御する4輪駆動
車の駆動力配分制御方法において、シフトダウン時に4
輪駆動傾向のトルク配分を行うように前記カップリング
を制御することを特徴とする4輪駆動車の駆動力配分制
御方法。
想(1)のいずれか一項に記載の4輪駆動車の駆動力配
分制御装置を備える4輪駆動車。
3に記載の発明によれば、ドライバがシフトダウンをし
て加速する際に遅れ感なく従動輪へのトルク配分を増加
できる。
図。
センサ 48…ギヤ段センサ
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃機関の発生する駆動力をカップリン
グを介して前輪及び後輪に分配して伝達し、車両の走行
状態に対応して前記カップリングの係合力を制御する4
輪駆動車の駆動力配分制御装置において、 トランスミッションのギヤ段のシフトダウン時に4輪駆
動傾向のトルク配分を行うように前記カップリングを制
御する制御手段を備えたことを特徴とする4輪駆動車の
駆動力配分制御装置。 - 【請求項2】 内燃機関のスロットルバルブの開度を検
出するスロットル開度検出手段が備えられ、前記制御手
段は、シフトダウンについて判断する前に、検出したス
ロットル開度がエンジンブレーキ時の所定の閾値より大
きいか否かを判断し、前記スロットル開度がエンジンブ
レーキ時の所定の閾値より大きく、かつシフトダウン時
に4輪駆動傾向のトルク配分を行うように前記カップリ
ングを制御することを特徴とする請求項1に記載の4輪
駆動車の駆動力配分制御装置。 - 【請求項3】 車輪速度を検出する車輪速度検出手段が
各車輪それぞれに対応して備えられ、前記制御手段は、
シフトダウンについて判断する前に、各車輪に対してそ
れぞれ検出した車輪速度変化が4輪のうち一つでも所定
の閾値より大きいか否かを判断し、前記車輪速度変化が
4輪のうち一つでも所定の閾値より大きなときに4輪駆
動傾向のトルク配分を行うように前記カップリングを制
御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
4輪駆動車の駆動力配分制御装置。
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