JP2003312297A

JP2003312297A - ４輪駆動車のトルク分配制御装置

Info

Publication number: JP2003312297A
Application number: JP2002120786A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Wakao; 昌亮若尾; Tatsuya Inagaki; 達也稲垣
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】車輪速信号の異常時においても、所定の条件下
では、従動輪へのトルク伝達を行って、４輪駆動走行を
実施することができる４輪駆動車のトルク分配制御装置
を提供する。【解決手段】４輪の各々の車輪の回転速度を検出する車
輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４が設けられ、電子制
御部２０のＣＰＵ２１は、検出された各４輪の車輪速信
号の車輪速データを用いて指令トルクを演算する。ＣＰ
Ｕ２１は、車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４が検出
した前輪または後輪の左右何れか一方の車輪速信号に異
常がある場合、異常な車輪速信号の車輪速データを左右
反対側の正常な車輪の車輪速データに置き換えて指令ト
ルクを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、４輪駆動車のエン
ジントルクを従動輪に分配制御するトルク分配制御装置
に関し、特に、車輪の速度を示す車輪速信号の異常時に
良好に対応し得るトルク分配制御装置に関する。ここ
で、従動輪とは例えばＦＦベースの４輪駆動車の場合、
後輪である。

【０００２】

【従来の技術】従来、４輪駆動車において、電子制御に
より従動輪への伝達トルクを制御するトルク分配制御装
置が、特開2001−277883号公報等で知られている。この
種のトルク分配制御装置は、前後輪の各車輪の回転速度
を検出する車輪速センサを設け、これらの車輪速センサ
からの車輪速信号に基づき、前輪と後輪の回転速度を演
算すると共に、前輪と後輪の差動回転数（回転速度差）
を演算し、この差動回転数に基づき従動輪に回転を伝達
するカップリング装置への指令トルクを演算し、この指
令トルクに基づき、クラッチの係合力を制御するように
動作する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような電子制御式
のトルク分配制御装置を備えた４輪駆動車は、一般に雪
道などのスリップし易い路面の走行時、従動輪への伝達
トルクが高くなるように制御して、スリップを最小限に
抑制した良好な走行を可能としている。しかしながら、
上記のように構成される従来のトルク分配制御装置で
は、４輪駆動車の車輪の速度を検出する車輪速センサ或
いはその信号線路に異常が発生し、車輪速信号が異常値
を示した場合には、指令トルクの演算を中止し、従動輪
への伝達トルクを０とするように制御していた。

【０００４】このため、例えば、前輪または後輪の片側
のみの車輪速信号が異常値を示した場合でも、指令トル
クが０となり、駆動輪のみを駆動していた。したがっ
て、４輪の車輪速信号うち１輪のみの車輪速信号に異常
が生じた場合でも、２輪駆動で走行することになるか
ら、雪道などの極めてスリップし易い道路で、車輪速信
号の異常が1輪のみでも発生すると、４輪駆動車であっ
ても２輪駆動となって、スリップが発生し易くなる。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、車輪速信号の異常時においても、所定の条件下で
は、従動輪へのトルク伝達を行って、４輪駆動走行を実
施することができる４輪駆動車のトルク分配制御装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトルク分配制御装置は、４輪駆動車の機関
の動力を従動輪に分配する際の指令トルクを該４輪駆動
車の走行状態に応じて制御する４輪駆動車のトルク分配
制御装置において、４輪の各々の車輪の回転速度を検出
する車輪速検出手段と、車輪速検出手段が検出した各４
輪の車輪速信号の車輪速データを用いて前記指令トルク
を演算する指令トルク演算手段と、を有し、指令トルク
演算手段は、車輪速検出手段が検出した前輪または後輪
の左右何れか一方の車輪速信号に異常がある場合、異常
な車輪速信号の車輪速データを左右反対側の正常な車輪
の車輪速データに置き換えて指令トルクを算出すること
を特徴とする。

【０００７】ここで、上記構成のトルク分配制御装置に
おいては、請求項２のように、前記指令トルク演算手段
は、機関のスロットル開度を示すスロットル開度デー
タ、前後輪の速度差データ、及び車両の車速データを用
いて、指令トルクを演算するように構成することができ
る。

【０００８】

【作用】上記構成のトルク分配制御装置は、車輪速信号
に異常がない通常走行時、基本的には、例えば、検出さ
れた車両の車速とスロットル開度とから、基本指令トル
クを求め、検出された４輪の各々の車輪速データに基づ
き前輪と後輪の回転数差を算出しその回転数差から回転
差指令トルクを求め、基本指令トルクに回転差指令トル
クを加算して指令トルクを算出する。そして、その指令
トルクに基づきカップリング装置のクラッチ機構の係合
力を制御する。

【０００９】また、コーナ走行時などに発生するタイト
コーナリング現象の有無を、例えば、車両の外側輪にス
リップが発生しているか否か、及び操舵角センサからの
操舵角信号に基づき判定する。外側輪にスリップが発生
し、ステアリングの操舵角が所定の角度以上の場合、タ
イトコーナリング現象が発生すると判断して、従動輪へ
の指令トルクを０にするように制御する。外側輪にスリ
ップの発生がなく、ステアリングの操舵角が所定の角度
未満の場合、タイトコーナリング現象は発生しないと判
断して、通常通り指令トルクを演算して、トルク分配制
御を実施する。

【００１０】一方、検出された前輪または後輪の左右何
れか一方の車輪速信号に異常がある場合には、異常な車
輪速信号の車輪速データを左右反対側の正常な車輪の車
輪速データに置き換えて指令トルクを算出し、この指令
トルクに基づきカップリング装置のクラッチ機構の係合
力を制御する。したがって、前輪または後輪の左右何れ
か一方の車輪速信号が異常な場合にも、トルク分配制御
が実施され、４輪駆動による走行が可能となるから、従
来のように何れか一方の車輪の車輪速信号に異常がある
場合に、トルク分配制御を中止して２輪駆動としていた
ものに比べ、積雪のある坂道などの非常にスリップの生
じ易い場所で車輪速信号に異常が生じた場合でも、その
場所を走破して安全な場所への移動が可能となる。

【００１１】また、請求項２の発明では、指令トルク演
算手段は、機関のスロットル開度を示すスロットル開度
データ、前後輪の速度差データ、及び車両の車速データ
を用いて、指令トルクを演算するから、異常のある車輪
速データの影響を出さないようにして、良好なトルク分
配制御を行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は４輪駆動車の概略構成図を
示し、図２は同車に搭載されるトルク分配制御装置の構
成ブロック図を示している。この４輪駆動車は、ＦＦベ
ースの所謂オンデマンド４ＷＤ制御機構を備えており、
前輪５，６が主駆動輪として駆動され、従動輪となる後
輪７，８への伝達トルクが制御される。

【００１３】エンジン１に隣接して配設されるトランス
アクスル２は、トランスミッションとトランスファを一
体に備えて構成され、エンジン１から供給される駆動ト
ルクは、トランスアクスル２によりギヤ比が選択され
て、フロントディファレンシャルギヤ３に出力される。
フロントディファレンシャルギヤ３に出力されたトルク
は前輪車軸４及びプロペラシャフト９に分配され、主駆
動輪である前輪５，６が駆動される。プロペラシャフト
９の後端部はカップリング装置１０に接続される。

【００１４】カップリング装置１０は、プロペラシャフ
ト９のトルクを後輪側の駆動軸１２にクラッチ機構１１
を介して伝達する装置であり、クラッチ機構１１には電
磁クラッチが使用されるが、油圧式クラッチを使用する
こともできる。このクラッチ機構１１に使用される電磁
クラッチは、後述の電子制御部２０によって演算された
指令トルクに基づき決定されたコイル電流値によって制
御され、従動輪である後輪７，８への伝達トルクがこの
クラッチ機構１１の係合力により実現される。

【００１５】カップリング装置１０に接続された駆動軸
１２の先端は、後輪車軸１４に接続されたリアディファ
レンシャルギヤ１３に接続され、プロペラシャフト９を
介してカップリング装置１０に伝達されたトルクは、駆
動軸１２、リアディファレンシャルギヤ１３を介して後
輪車軸１４に伝達され、従動輪としての後輪７，８がク
ラッチ機構１１における制御された係合伝達力に応じて
駆動される。

【００１６】左右の前輪５，６及び左右の後輪７，８に
は、各々ブレーキ装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が設けら
れ、さらに、各々の前輪５，６と後輪７，８の回転速度
を検出するために、左前輪車輪速センサＳ１、右前輪車
輪速センサＳ２、左後輪車輪速センサＳ３、右後輪車輪
速センサＳ４が設けられる。

【００１７】これらの車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４としては、各ブレーキ装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４
を独立して制御するアンチロックブレーキシステム（Ａ
ＢＳ）用の車輪速センサを使用することができる。各車
輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４には、例えば磁気検
出型（磁気センサ型）のものが使用され、回転側に複数
の被検出用の磁石が所定角度間隔で装着され、磁気セン
サにより回転する磁石の角度が検出され、回転速度に応
じた周波数（周期）のパルス信号が出力される。

【００１８】アンチロックブレーキシステムについての
詳細説明は省略するが、そこで使用される車輪速センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からの車輪速信号の入力処理回
路は、磁気センサからのパルス信号を入力し、そのパル
ス信号の周期をカウントして回転速度を算出す機能を有
し、さらに、そのパルス信号の周期が異常に長い或いは
異常に短い場合、センサ異常或いは信号線異常による異
常な車輪速信号とみなし、フェール信号を後述の電子制
御部２０に送るように動作する。

【００１９】エンジン１のスロットルバルブ装置には、
そのスロットル弁の開度を検出しその検出信号を出力す
るスロットル開度センサ１５が設けられ、ステアリング
装置にはステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ
１６が設けられる。

【００２０】電子制御部２０は、各種の演算処理、制御
処理を実行するＣＰＵ２１と、各種の制御プログラムや
演算に使用するマップデータなどを記憶したＲＯＭ２２
と、ＣＰＵ２１のワークエリアとして機能する随時読み
書き可能なＲＡＭ２３と、車輪速センサなどからの信号
の入出力処理を行う入出力回路２４とを備えている。Ｒ
ＯＭ２２には、車両の走行状態に応じて指令トルクを演
算するために、図３に示すような基本マップデータと、
図４に示すような回転差マップデータが、予め格納され
ている。基本マップデータは、図３に示すように、スロ
ットル開度と車両速度と基本指令トルクの関係を三次元
マップとして作成され、回転差マップデータは、図４に
示すように、差動回転数ΔＮ（前輪と後輪の回転数差）
と回転差指令トルクとの関係を二次元マップとして作成
されている。

【００２１】電子制御部２０のＣＰＵ２１は、基本的に
は、４輪駆動車の通常走行時、検出された車両の車速と
スロットル開度とから、図３のような基本マップデータ
を用いて基本指令トルクを求め、前輪と後輪の回転数差
の差動回転数ΔＮから図４のような回転差マップデータ
を用いて回転差指令トルクを求め、この基本指令トルク
に差動回転数の指令トルクを加算して、つまり、（指令
トルク）＝（基本指令トルク）＋（回転差指令トルク）
の式により最終的な指令トルクを算出する。そして、そ
の指令トルクに基づきクラッチ機構１１の電磁クラッチ
に供給するコイル電流値を算出し、その値を制御信号と
して出力する。

【００２２】また、このような指令トルクの演算処理時
に、車輪速信号の異常を示す異常信号を入力した場合、
ＣＰＵ２１は、後述のような、車輪速異常の処理を実行
し、特定の条件下において、異常信号となった車輪速信
号を使用せずにその反対側の車輪（左輪の車輪速信号が
異常なときは右輪の車輪速信号、右輪の車輪速信号が異
常なときは左輪の車輪速信号）を使用して、制限的な方
法で指令トルクを算出し、従動輪のトルク分配制御を実
施して、４輪駆動走行を可能にする。

【００２３】すなわち、上記トルク分配制御装置の車輪
速信号異常時の動作を図５，６のフローチャートを参照
して説明すると、ＣＰＵ２１は、指令トルクの演算処理
に先立ち、ステップ１００で車輪速異常判定処理を実行
し、先ずステップ１０５で、前右車輪速信号ＶFRが正常
か否かを判定し、前右車輪速センサＳ２から送られる車
輪速信号が正常の場合、次にステップ１１０に進み、異
常の場合にはステップ１４０に進む。ステップ１１０で
は、前左車輪速センサＳ１から送られる前左車輪速信号
ＶFLが正常か否かを判定し、ステップ１４０でも前左車
輪速信号が正常か否かを判定する。

【００２４】そして、ステップ１１０で、前左車輪速信
号ＶFLが正常と判定した場合、次にステップ１２０に進
み、一方、前左車輪速信号ＶFLが異常と判定した場合、
次にステップ１６０に進み、異常な前左車輪速信号ＶFL
を、正常な前右車輪速信号ＶFRに置き換えて前左車輪速
信号ＶFLとする処理を行う。また、同様に、ステップ１
４０で、前左車輪速信号ＶFLが正常と判定した場合、次
にステップ１５０に進み、異常な前右車輪速信号ＶFR
を、正常な前左車輪速信号ＶFLに置き換えて前右車輪速
信号ＶFRとする処理を行う。一方、ステップ１４０で、
前左車輪速信号ＶFLが異常と判定した場合、左右の前輪
の車輪速信号が共に異常であるとして、次にステップ２
００に進み、車輪速異常フラグをセットする。

【００２５】ステップ１２０では、後右車輪速信号ＶRR
が正常か否かを判定し、後右車輪速センサＳ４から送ら
れる車輪速信号が正常の場合、次にステップ１３０に進
み、異常の場合にはステップ１７０に進む。ステップ１
３０では、後左車輪速センサＳ３から送られる後左車輪
速信号ＶRLが正常か否かを判定し、ステップ１７０でも
後左車輪速信号ＶRLが正常か否かを判定する。

【００２６】そして、ステップ１３０で、後左車輪速信
号ＶRLが正常と判定した場合、この処理を終了し、一
方、後左車輪速信号が異常と判定した場合、次にステッ
プ１９０に進み、異常な後左車輪速信号ＶRLを、正常な
後右車輪速信号ＶRRに置き換えて後左車輪速信号ＶRLと
する処理を行う。また、同様に、ステップ１７０で、後
左車輪速信号ＶRLが正常と判定した場合、次にステップ
１８０に進み、異常な後右車輪速信号ＶRRを、正常な後
左車輪速信号ＶRLに置き換えて後右車輪速信号ＶRRとす
る処理を行う。一方、ステップ１７０で、後左車輪速信
号ＶRLが異常と判定した場合、左右の後輪の車輪速信号
が共に異常であるとして、次にステップ２００に進み、
車輪速異常フラグをセットする。

【００２７】このように、４系統の車輪速信号の何れか
が異常である場合、その左右反対側の車輪の正常な車輪
速信号に置き換えて以後のトルク分配制御に使用し、左
右の車輪の車輪速信号が共に異常な場合は、車輪速異常
フラグをセットして、異常処理を行う。

【００２８】そして、図６のフローチャートに示すよう
に、先ずステップ２２０で、車輪速信号に異常があるか
否かを判定し、上記の車輪速異常判定処理において全て
の車輪速信号に異常がない場合、次にステップ２３０に
進み、タイトコーナリング現象の判定を許可し、次のス
テップ２４０で、通常制御により指令トルクを算出し、
その指令トルクに基づきクラッチ機構１１の電磁クラッ
チへのコイル電流値を算出し、それを示す制御信号をカ
ップリング装置１０に出力する。

【００２９】指令トルクの演算は、検出された車両の車
速とスロットル開度とから、図３のような基本マップデ
ータを用いて基本指令トルクを求め、前輪と後輪の回転
数差の差動回転数ΔＮから図４のような回転差マップデ
ータを用いて回転差指令トルクを求め、この基本指令ト
ルクに回転差指令トルクを加算して最終的な指令トルク
を算出するように行われる。そして、その指令トルクに
基づきクラッチ機構１１の電磁クラッチに供給するコイ
ル電流値を算出し、その値を制御信号としてカップリン
グ装置１０に出力する（ステップ２９０）。

【００３０】一方、上記ステップ２２０で、何れかの車
輪速信号に異常があると判定した場合、次にステップ２
５０に進み、車輪速異常フラグがセット状態か否かを判
定し、車輪速異常フラグがセット状態であれば、上記の
ように、少なくとも前輪、後輪の何れかにおいて左右の
車輪の車輪速信号が共に異常であり補完できない状態で
あるから、次にステップ２６０に進み、指令トルクを０
として、従動輪へのトルク配分を中止するように制御す
る。

【００３１】一方、ステップ２５０で、車輪速異常フラ
グがリセット状態であると判定した場合、次にステップ
２３０に進み、タイトコーナリング現象の判定を許可す
る。つまり、ここでは、置き換えられた正常な車輪速信
号に基づいてタイト判定を行う。

【００３２】このように、４系統の車輪速信号の何れか
が異常である場合、その左右反対側の車輪の正常な車輪
速信号に置き換えてその車輪速データとし、それをトル
ク分配制御に使用し、左右の車輪の車輪速信号が共に異
常な場合のみ、車輪速異常フラグをセットして、指令ト
ルクを０とし、従動輪へのトルク分配を中止するから、
前輪または後輪の左右何れか一方の車輪速信号が異常な
場合には、トルク分配制御が実施され、４輪駆動による
走行が可能となる。このため、従来のように何れか一方
の車輪の車輪速信号に異常がある場合でも、トルク分配
制御を中止して２輪駆動とする場合に比べ、本トルク分
配制御装置では、そのようなケースでも４輪駆動が可能
であるから、積雪のある坂道などの非常にスリップの生
じ易い場所で車輪速信号に異常が生じた場合でも、その
場所を走破して安全な場所への移動が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の４輪駆動
車のトルク分配制御装置によれば、検出された前輪また
は後輪の左右何れか一方の車輪速信号に異常がある場
合、異常な車輪速信号の車輪速データを左右反対側の正
常な車輪の車輪速データに置き換えて指令トルクを算出
するから、前輪または後輪の左右何れか一方の車輪速信
号が異常な場合にも、トルク分配制御が実施され、４輪
駆動による走行が可能となる。したがって、従来のよう
に何れか一方の車輪の車輪速信号に異常がある場合に、
トルク分配制御を中止して２輪駆動としていたものに比
べ、積雪のある坂道などの非常にスリップの生じ易い場
所で車輪速信号に異常が生じた場合でも、その場所を走
破して安全な場所への移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す４輪駆動車の概略構
成図である。

【図２】４輪駆動車のトルク分配制御装置の制御系の構
成ブロック図である。

【図３】指令トルクの算出に使用する基本マップデータ
の概念グラフ図である。

【図４】指令トルクの算出に使用する回転差マップデー
タの概念グラフ図である。

【図５】車輪速異常判定処理の動作を示すフローチャー
トである。

【図６】トルク分配制御処理の動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

５−前左車輪６−前右車輪７−後左車輪８−後右車輪１０−カップリング装置１１−クラッチ機構２０−電子制御部２１−ＣＰＵＳ１−前左車輪車輪速センサＳ２−前右車輪車輪速センサＳ３−後左車輪車輪速センサＳ４−後右車輪車輪速センサ

【手続補正書】

【提出日】平成１４年５月１０日（２００２．５．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D043 AA04 AA10 AB01 AB17 EA02 EA16 EA42 EB03 EE02 EE06 EE07 EF02 EF14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４輪駆動車の機関の動力を従動輪に分配
する際の指令トルクを該４輪駆動車の走行状態に応じて
制御する４輪駆動車のトルク分配制御装置において、４輪の各々の車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段
と、該車輪速検出手段が検出した各４輪の車輪速信号の
車輪速データを用いて前記指令トルクを演算する指令ト
ルク演算手段と、を有し、該指令トルク演算手段は、該
車輪速検出手段が検出した前輪または後輪の左右何れか
一方の車輪速信号に異常がある場合、該異常な車輪速信
号の車輪速データを左右反対側の正常な車輪の車輪速デ
ータに置き換えて該指令トルクを算出することを特徴と
する４輪駆動車のトルク分配制御装置。
【請求項２】前記指令トルク演算手段は、機関のスロ
ットル開度を示すスロットル開度データ、前後輪の速度
差データ、及び車両の車速データを用いて、指令トルク
を演算することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車
のトルク分配制御装置。