JP2006248331A - 4輪駆動車の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】タイトコーナブレーキング現象を確実に防止しつつ差動制限機構の機能を十分に安定して発揮させる。
【解決手段】前軸力検出センサ34によりベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzを直接検出し、この力を基に実差動制限トルクTlsdrを演算し、該実差動制限トルクTlsdrと前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)との偏差ΔTlsdを演算し、低車速で、アクセル開度が低開度の際に、実差動制限トルクTlsdrの前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)に対する振動状態を示す設定時間以内の積分評価値Scが大きい場合に、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を予め設定しておいた一定値減少補正する。
【選択図】図6

Description

本発明は、エンジンからの駆動力を差動制限機構により前軸側と後軸側とに所定に配分制御する4輪駆動車の制御装置に関する。

近年、4輪駆動車においては、センタデファレンシャルによる差動、或いは、前軸に対する後軸の差動を、クラッチ要素を用いた差動制限機構により制限制御して、前後駆動力配分を任意に可変設定する様々なタイプのものが提案され、実用化されている。こうした4輪駆動車では、前後軸を略直結として旋回する際に生じるタイトコーナブレーキング現象を抑制するため様々な制御が提案されており、例えば、特開昭62−155133号公報には、前輪駆動軸に前輪トルクセンサを設け、前輪の負トルクを検出した場合にセンタデフ差動機構の制限を減少、または、解除することで、タイトコーナブレーキング現象を防止することが開示されている。
特開昭62−155133号公報

しかしながら、駆動系のガタ等により0近辺のトルク検出は不安定である場合が多く、こうした不安定な検出状態の基で上述の特許文献1のように制御すると、制御が不安定となってしまう虞がある。また、実用上はある程度の負トルクは許容できることは経験的に知られており、更に、エンジンブレーキ等の制動時には通常でも駆動系のトルクが負になることから、上述の特許文献1のように前輪の負トルクを検出した場合の制御を実行すると、不安定な制御となるばかりでなく差動制限機構の機能を十分に発揮させることができないという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、タイトコーナブレーキング現象を確実に防止しつつ差動制限機構の機能を十分に安定して発揮させることが可能な4輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンからの駆動力を前軸側と後軸側とに所定に配分する差動制限手段と、車両の走行状態に応じて上記差動制限手段に対する差動制限トルクの指示値を演算する差動制限制御手段と、前軸と後軸のどちらかの軸トルクを検出する軸トルク検出手段と、上記検出した軸トルクを基に上記差動制限手段における実際の差動制限トルクを演算する実差動制限トルク演算手段と、上記実際の差動制限トルクと上記差動制限トルクの指示値とを比較して、上記差動制限トルクの指示値に対して上記実際の差動制限トルクが振動する振動状態を検出する振動状態検出手段と、上記振動状態検出手段で予め設定した振動状態を検出した際に、上記差動制限トルクの指示値を減少補正する差動制限トルク補正手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による4輪駆動車の制御装置によれば、タイトコーナブレーキング現象を確実に防止しつつ差動制限機構の機能を十分に安定して発揮させることが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1乃至図6は本発明の実施の一形態を示し、図1は4輪駆動車全体の概略構成を示す説明図、図2はセンタデファレンシャル差動制限制御部の機能ブロック図、図3は目標作動回転数と制御開始差動回転数の車速との関係を示す説明図、図4は制御開始差動回転数の舵角との関係を示す説明図、図5は前後軸差動制限トルク演算プログラムのフローチャート、図6は前後軸差動制限トルク補正プログラムのフローチャートである。

図1において、符号1は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン1による駆動力は、エンジン1後方の自動変速装置(トルクコンバータ等も含んで図示)2からトランスミッション出力軸2aを経てセンタデファレンシャル装置3に伝達される。

センタデファレンシャル装置3に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸4、プロペラシャフト5、ドライブピニオン軸部6を介して後輪終減速装置7に入力される一方、トランスファドライブギヤ8、トランスファドリブンギヤ9、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸10を介して前輪終減速装置11に入力される。ここで、自動変速装置2、センタデファレンシャル装置3および前輪終減速装置11等は、一体にケース12内に設けられている。

後輪終減速装置7に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸13rlを経て左後輪14rlに伝達される一方、後輪右ドライブ軸13rrを経て右後輪14rrに伝達される。また、前輪終減速装置11に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸13flを経て左前輪14flに伝達される一方、前輪右ドライブ軸13frを経て右前輪14frに伝達される。

センタデファレンシャル装置3は、入力側のトランスミッション出力軸2aに大径の第1のサンギヤ15が形成されており、この第1のサンギヤ15が小径の第1のピニオン16と噛合して第1の歯車列が構成されている。

また、後輪への出力を行うリヤドライブ軸4には、小径の第2のサンギヤ17が形成されており、この第2のサンギヤ17が大径の第2のピニオン18と噛合して第2の歯車列が構成されている。

第1のピニオン16と第2のピニオン18は、ピニオン部材19に一体に形成されており、複数(例えば3個)のピニオン部材19が、キャリア20に設けた固定軸に回転自在に軸支されている。そして、このキャリア20の前端には、トランスファドライブギヤ8が連結され、前輪への出力が行われる。

また、キャリア20には、前方からトランスミッション出力軸2aが回転自在に挿入される一方、後方からはリヤドライブ軸4が回転自在に挿入されて、空間中央に第1のサンギヤ15と第2のサンギヤ17を格納している。そして、複数のピニオン部材19の各第1のピニオン16が第1のサンギヤ15に、各第2のピニオン18が第2のサンギヤ17に、共に噛合されている。

こうして、入力側の第1のサンギヤ15に対し、第1,第2のピニオン16,18、及び、第2のサンギヤ17を介して一方の出力側(後軸側)とし、第1,第2のピニオン16,18のキャリア20を介して他方の出力側(前軸側)として噛み合い構成され、リングギヤの無い複合プラネタリギヤを成している。

そして、かかる複合プラネタリギヤ式センタデファレンシャル装置3は、第1,第2のサンギヤ15,17、および、これらサンギヤ15,17の周囲に複数個配置される第1,第2のピニオン16,18の歯数を適切に設定することで差動機能を有する。

また、第1,第2のピニオン16,18と第1,第2のサンギヤ15,17との噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分が所望の配分(例えば、後輪偏重にした不等トルク配分;前軸側:後軸側=35:65)となっている。

また、センタデファレンシャル装置3の2つの出力部材、すなわちキャリア20とリヤドライブ軸4との間には、前後軸間の駆動力配分を可変する、差動制限手段としての油圧式多板クラッチを採用したセンタデフクラッチ21が設けられている。そして、このセンタデフクラッチ21の締結トルクを制御することで、前後輪のトルク配分が、前後50:50の直結による4WDから、センタデファレンシャル装置3によるトルク配分比(例えば前後35:65)の範囲で可変制御することが可能となっている。

センタデフクラッチ21は、複数のソレノイドバルブを擁した油圧回路で構成するセンタデフクラッチ駆動部41と接続されており、このセンタデフクラッチ駆動部41で発生される油圧で解放、締結が行われる。そして、センタデフクラッチ駆動部41を駆動させる制御信号(各ソレノイドバルブに対する出力信号)は、後述のセンタデファレンシャル差動制限制御部40から出力される。

車両には、各車輪14fl,14fr,14rl,14rrの車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrrを検出する車輪速センサ31fl,31fr,31rl,31rr、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ32、アクセル開度θACCを検出するアクセル開度センサ33、フロントドライブ軸10を支持するベアリング22に作用する力を検出する前軸力検出センサ34が設けられており、これらからの各信号は、センタデファレンシャル差動制限制御部40に入力される。

ここで、前軸力検出センサ34は、例えば、特開平9−2240号公報に開示されるセンサであり、前軸側に作用する力を、ベアリング22に作用する前後方向(x方向)、横方向(y方向)、及び、縦方向(z方向)の各力Fx,Fy,Fzとして、ベアリング22に生じる変位量に基づき検出するものである。

また、エンジン1に関して燃料噴射制御等の各種制御を実行するエンジン制御部35が、センタデファレンシャル差動制限制御部40と接続されており、このエンジン制御部35からはエンジン回転数Ne、エンジン出力トルクTeがセンタデファレンシャル差動制限制御部40に入力される。

更に、自動変速装置2に関して変速制御等の各種制御を実行するトランスミッション制御部36が、センタデファレンシャル差動制限制御部40と接続されており、このトランスミッション制御部36からはトルクコンバータのタービン回転数Ntと自動変速装置2のギヤ比iがセンタデファレンシャル差動制限制御部40に入力される。

そして、センタデファレンシャル差動制限制御部40は、車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrr、ハンドル角θHを基に前後軸の実際の差動回転数と目標差動回転数とに応じて前後軸差動制限トルクの指示値を演算する。また、車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrr、アクセル開度θACC、ベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fz、エンジン回転数Ne、エンジン出力トルクTe、タービン回転数Nt、自動変速装置2のギヤ比iを基に前後軸差動制限トルクの指示値を必要に応じて減少補正してセンタデフクラッチ駆動部41に出力する。

すなわち、センタデファレンシャル差動制限制御部40は、マイクロコンピュータとその周辺回路とで構成され、図2に示すように、車速演算部40a、前後軸実差動回転数演算部40b、前後目標差動回転数設定部40c、前後差動回転数偏差演算部40d、前後制御開始差動回転数設定部40e、前後制御開始条件判定部40f、前後軸第1の差動制限トルク演算部40g、前後軸第2の差動制限トルク演算部40h、前後軸差動制限トルク演算部40i、前軸トルク変換部40j、前後軸差動制限トルク設定部40kから主要に構成されている。尚、本実施の形態では、車速演算部40a〜前後軸差動制限トルク演算部40iが前後軸差動制限トルクの指示値を演算する差動制限制御手段としての機能部として設けられている。

車速演算部40aは、4輪の車輪速センサ、すなわち各車輪速度センサ31fl,31fr,31rl,31rrから各車輪14fl,14fr,14rl,14rrの車輪速度ωfl,ωfr,ωrl,ωrrが入力され、例えばこれらの平均を演算することにより車速Vを演算し、前後目標差動回転数設定部40c、前後制御開始差動回転数設定部40e、前後軸差動制限トルク設定部40kに出力する。

前後軸実差動回転数演算部40bは、各車輪速度センサ31fl,31fr,31rl,31rrから各車輪14fl,14fr,14rl,14rrの車輪速度ωfl,ωfr,ωrl,ωrrが入力され、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrを以下の(1)式により演算する。
Δωctr=|((ωfl+ωfr)/2)−((ωrl+ωrr)/2)| …(1)

そして、前後軸実差動回転数演算部40bで演算された前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrは、前後差動回転数偏差演算部40dと前後制御開始条件判定部40fに出力される。

前後目標差動回転数設定部40cは、車速演算部40aから車速Vが入力され、例えば、予め実験や演算等により求めておいた車速Vと前後目標差動回転数Δωctrtのマップを参照して、車速Vに応じた前後目標差動回転数Δωctrtを設定する。

この車速Vと前後目標差動回転数Δωctrtのマップは、例えば図3に示すように設定されており、前後目標差動回転数Δωctrtは、予め車両諸元等に基づき、実際の走行で生じる種々の誤差を考慮しながら、車速Vが大きくなるほど、次第に小さくなるように予め設定されている。

前後目標差動回転数設定部40cで設定された前後目標差動回転数Δωctrtは、前後差動回転数偏差演算部40dに出力される。

前後差動回転数偏差演算部40dは、前後軸実差動回転数演算部40bから前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが、前後目標差動回転数設定部40cから前後目標差動回転数Δωctrtが入力され、これらの偏差(前後差動回転数偏差)εctrを以下の(2)式により演算し、前後軸第1の差動制限トルク演算部40gと前後軸第2の差動制限トルク演算部40hに出力する。
εctr=εctr−Δωctrt …(2)

前後制御開始差動回転数設定部40eは、車速演算部40aから車速Vが入力され、例えば、予め実験や演算等により求めておいた車速Vと前後制御開始差動回転Δωctrsのマップを参照して、車速Vに応じた前後制御開始差動回転Δωctrsを設定する。

この前後制御開始差動回転Δωctrsは、前後目標差動回転数Δωctrtよりも小さな値で、後述するように前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrの下限値となるものとして設定される。そして、車速Vと前後制御開始差動回転Δωctrsのマップは、例えば図3に示すように設定されており、前後制御開始差動回転Δωctrsは、予め車両諸元等に基づき、実際の走行で生じる種々の誤差を考慮しながら、車速Vが大きくなるほど、次第に小さくなるように予め設定されている。

尚、本実施の形態においては、前後制御開始差動回転数設定部40eには、ハンドル角センサ32からハンドル角θHが入力されるようになっており、車速Vに応じて設定した前後制御開始差動回転Δωctrsを、更に舵角により補正して正確に設定可能になっている。この舵角による補正は、例えば図4に示すような特性のマップで行い、舵角が大きい程、前後制御開始差動回転Δωctrsを大きく補正する。

こうして、前後制御開始差動回転数設定部40eで設定された前後制御開始差動回転Δωctrsは、前後制御開始条件判定部40fに出力される。

前後制御開始条件判定部40fは、前後軸実差動回転数演算部40bから前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが、前後制御開始差動回転数設定部40eから前後制御開始差動回転Δωctrsが入力され、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrと前後制御開始差動回転Δωctrsとを比較して、前後制御開始条件が成立しているか否か判定する。

すなわち、前後制御開始条件判定部40fは、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが前後制御開始差動回転Δωctrsより大きい場合には、制御開始条件が成立していると判定し、この判定結果を前後軸第1の差動制限トルク演算部40gと前後軸第2の差動制限トルク演算部40hに出力する。

前後軸第1の差動制限トルク演算部40gは、前後差動回転数偏差演算部40dから前後差動回転数偏差εctrが、前後制御開始条件判定部40fから制御開始条件の判定結果が入力され、例えば、以下のように前後軸第1の差動制限トルクTsmcctrを演算する。
sctr=εctr+kictr・∫(εctr)dt …(3)
(但し、積分範囲は0からtまで)
ここで、kictrは積分項ゲインである。

x=kwctr・jwctr・(dεctr/dt)
+Tsgctr・(sctr/(|sctr|+δctr) …(4)
ここで、kwctrは微分項ゲイン、jwctrは慣性項、Tsgctrは切換ゲイン、δctrはチャタリング防止のため差動制限力を連続化する定数である。

そして、x>0の場合は、前後軸第1の差動制限トルクTsmcctr=xとし、x≦0の場合は、前後軸第1の差動制限トルクTsmcctr=0とする。また、前後制御開始条件判定部40fからの制御開始条件の判定結果を参照し、Δωctr≦Δωctrsで制御開始条件が不成立の場合には、Tsmcctr=xであっても、Tsmcctr=0とすると共に、∫(εctr)dt=0(但し、積分範囲は0からtまで)にリセットする。

すなわち、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが、下限値である前後制御開始差動回転Δωctrsを下回る場合には、センタデフクラッチ21が静止摩擦係数でロックする状態を回避すべく、前後軸第1の差動制限トルクTsmcctr=0とする。そして、更に、積分項∫(εctr)dt=0(但し、積分範囲は0からtまで)をリセットすることにより、積分項が異常に低い値となり、実際にセンタデフクラッチ21が再び滑り始めたときの制御遅れが増大し、結果的にクラッチのスティックスリップを助長してしまうことを有効に防止する。こうして、演算された前後軸第1の差動制限トルクTsmcctrは、前後軸差動制限トルク演算部40iに出力される。

前後軸第2の差動制限トルク演算部40hは、前後差動回転数偏差演算部40dから前後差動回転数偏差εctrが、前後制御開始条件判定部40fから制御開始条件の判定結果が入力され、例えば、以下のように前後軸第2の差動制限トルクTpcctrを演算する。

すなわち、前後差動回転数偏差εctrが、0より大きい場合は、前後軸第2の差動制限トルクTpcctr=kpctr・εctrとし、前後差動回転数偏差εctrが、0以下の場合は、前後軸第2の差動制限トルクTpcctr=0とする。ここで、kpctrは比例項ゲインである。そして、前後制御開始条件判定部40fからの制御開始条件の判定結果を参照し、Δωctr≦Δωctrsで制御開始条件が不成立の場合には、Tpcctr=kpctr・εctrであっても、Tpcctr=0とし、センタデフクラッチ21が静止摩擦係数でロックする状態を回避する。こうして演算された前後軸第2の差動制限トルクTpcctrは、前後軸差動制限トルク演算部40iに出力される。

前後軸差動制限トルク演算部40iは、前後軸第1の差動制限トルク演算部40gから前後軸第1の差動制限トルクTsmcctrが、前後軸第2の差動制限トルク演算部40hから前後軸第2の差動制限トルクTpcctrが入力され、以下の(5)式により、前後軸差動制限トルクTlsdctrを演算し、前後軸差動制限トルク設定部40jに出力する。
Tlsdctr=Tsmcctr+Tpcctr …(5)

尚、上述の車速演算部40a〜前後軸差動制限トルク演算部40iにより演算される前後軸差動制限トルクTlsdctrは、後述する前後軸差動制限トルク設定部40kで必要とされてから演算されるものであっても、或いは、常時演算しておき前後軸差動制限トルク設定部40kで必要に応じて読み込まれるものであっても良い。

前軸トルク変換部40jは、前軸力検出センサ34からベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzが入力される。そして、これらの力を基に予め記憶しておいたマップを参照し、或いは、予め設定しておいた実験式等に適用して、フロントドライブ軸10の軸トルクTsenを演算し、前後軸差動制限トルク設定部40kに出力する。ここで、上述のマップとは、例えば、軸トルクTsenとx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzとの相関を予め実験、計算等によりマッピングし、作成しておいたものである。このように、前軸力検出センサ34と前軸トルク変換部40jとで軸トルク検出手段が構成されている。

前後軸差動制限トルク設定部40kは、アクセル開度センサ33からアクセル開度θACCが、エンジン制御部35からエンジン回転数Ne、エンジン出力トルクTeが、トランスミッション制御部36からトルクコンバータのタービン回転数Ntと自動変速装置2のギヤ比iが、車速演算部40aから車速Vが、前後軸差動制限トルク演算部40iから前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)が、前軸トルク変換部40jから軸トルクTsenが入力される。

そして、後述する図6に示すフローチャートに示すように、以下の(6)式により、実際の前後軸差動制限トルク(実差動制限トルク)Tlsdrを演算し、該実差動制限トルクTlsdrと前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)との偏差ΔTlsd(=Tlsdctr−Tlsdr)を演算し、車速Vが設定値Vcよりも低く、且つ、アクセル開度θACCが設定値θcよりも低い時に、以下(8)式で定義する、実差動制限トルクTlsdrの前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)に対する振動状態を示す設定時間以内の積分評価値Scが大きい場合に、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を予め設定しておいた一定値減少補正してセンタデフクラッチ駆動部41に出力する。

すなわち、実際の前後軸差動制限トルク(実差動制限トルク)Tlsdrは、
Tlsdr=Tt・Dt−Tsen …(6)
で演算される。ここで、Ttはセンタデファレンシャル装置3への入力トルクで以下の(7)式により演算される。また、Dtはセンタデファレンシャル装置3が備えた前輪への駆動力配分率(センタデフクラッチ21が無い場合での前輪への駆動力配分率)であり、本実施形態の場合では、0.35である。尚、センタデファレンシャルがなく、後輪への駆動力配分をクラッチ締結力にのみで制御する前輪ベースの4輪駆動車においては、このDtは、1.0となる。

Tt=Te・t・i …(7)
ここで、tはトルクコンバータのトルク比であり、予め設定されている、トルクコンバータの回転速度比e(=Nt/Ne)とトルクコンバータのトルク比とのマップを参照することにより求められる。

また、実差動制限トルクTlsdrの前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)に対する振動状態を示す設定時間以内の積分評価値Scは、
Sc=∫|ΔTlsd|dt …(8)
で演算される。

尚、積分評価値Scは、より変化量を大きく捉えることのできる、以下(9)式で示すような、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)の2乗値と実差動制限トルクTlsdrの2乗値との差の絶対値の平方根の積分値で演算するようにしても良い。
Sc=∫(|Tlsdctr−Tlsdr|)1/2dt …(9)

このように、前後軸差動制限トルク設定部40kは、実差動制限トルク演算手段、振動状態検出手段、及び、差動制限トルク補正手段としての機能を有して構成されている。

次に、センタデファレンシャル差動制限制御部40での処理の流れを、図5及び図6のフローチャートで説明する。まず、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を演算する車速演算部40a〜前後軸差動制限トルク演算部40iにおける処理を、図5に示すフローチャートで説明する。

まず、ステップ(以下、「S」と略称)101では、車速演算部40aで車速Vを演算し、S102に進んで、前後目標差動回転数設定部40cで、車速Vと前後目標差動回転数Δωctrtのマップを参照して、車速Vに応じた前後目標差動回転数Δωctrtを設定する。

次に、S103に進み、前後制御開始差動回転数設定部40eで、車速Vと前後制御開始差動回転Δωctrsのマップを参照し、また、ハンドル角で補正を加えて前後制御開始差動回転Δωctrsを設定する。

次いで、S104に進み、前後軸実差動回転数演算部40bで(1)式を基に前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrを演算する。

その後、S105に進むと、前後制御開始条件判定部40fで、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrと前後制御開始差動回転Δωctrsとの比較を行い、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが前後制御開始差動回転Δωctrsより大きい場合は、前後制御開始条件が成立していると判定してS106に進む。

こうして、S106に進むと、前後差動回転数偏差演算部40dで(2)式により前後差動回転数偏差εctrの演算が行われ、S107に進む。

S107では、前後軸第1の差動制限トルク演算部40gにおいて、前後差動回転数偏差εctrの積分値、すなわち、∫(εctr)dt(但し、積分範囲は0からtまで)の演算が行われ、S108に進んで、前後軸第1の差動制限トルク演算部40gで前後軸第1の差動制限トルクTsmsstrの演算が実行される。この前後軸第1の差動制限トルクTsmsstrの演算は、(4)式で演算されるxの値に依存され、x>0の場合は、前後軸第1の差動制限トルクTsmsstr=xに設定され、x≦0の場合は、前後軸第1の差動制限トルクTsmsstr=0と設定される。

次いで、S109に進むと、前後軸第2の差動制限トルク演算部40hにおいて、前後軸第2の差動制限トルクTpcctrの演算が実行される。具体的には、前後差動回転数偏差εctrが、0より大きい場合は、前後軸第2の差動制限トルクTpcctr=kpctr・εctrとされ、前後差動回転数偏差εctrが、0以下の場合は、前後軸第2の差動制限トルクTpcctr=0とされる。

次に、S110に進み、前後軸差動制限トルク演算部40iにおいて、前述の(5)式、すなわち、前後軸第1の差動制限トルクTsmsstrと前後軸第2の差動制限トルクTpcctrの和を演算して、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を演算し、プログラムを抜ける。

一方、上述のS105の判定で、前軸と後軸との間の実際の差動回転数Δωctrが前後制御開始差動回転Δωctrs以下の場合は、前後制御開始条件は不成立としてS111に進む。

S111では、前後軸第1の差動制限トルクTsmsstr、前後軸第2の差動制限トルクTpcctr、最終的な前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を0に設定する。

その後、S112に進んで、前後軸第1の差動制限トルク演算部40gにおいて、前後差動回転数偏差εctrの積分値を0にリセットして、プログラムを抜ける。

次に、上述の図5のフローチャートで演算される前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を補正する、前軸トルク変換部40j及び前後軸差動制限トルク設定部40kで実行される処理を、図6に示すフローチャートで説明する。

まず、S201で、前軸トルク変換部40jは、ベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzを基にフロントドライブ軸10の軸トルクTsenを演算する。以下、S202〜S214の処理は、前後軸差動制限トルク設定部40kにおいて実行される処理である。

S202では、前述の(6)式により、実差動制限トルクTlsdrを演算する。

次いで、S203に進み、実差動制限トルクTlsdrと前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)との偏差ΔTlsd(=Tlsdctr−Tlsdr)を演算する。

そして、S204に進むと、車速Vが予め設定しておいた値Vcよりも低く、低車速か否か判定し、V≧Vcで低車速ではない場合は、S205に進み、カウント値Count、及び、積分評価値ScをクリアしてS206に進み、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を出力してプログラムを抜ける。尚、このカウント値Countは、積分評価値Scの積分時間を規定するカウント値となっている。

また、S204で、V<Vcであり、低車速と判断した場合は、S207に進み、アクセル開度θACCが予め設定しておいた値θcよりも低く、低開度か否か判定し、θACC≧θcで低開度ではない場合は、S205に進み、カウント値Count、及び、積分評価値ScをクリアしてS206に進み、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を出力してプログラムを抜ける。

更に、S207で、θACC<θcであり、低開度と判断した場合は、S208へと進む。すなわち、本願発明が改善の主要ターゲットとするタイトコーナブレーキング現象は、高速になるとタイヤのスリップ率が上がり、これによってカバーすることが可能である。また、アクセル開度θACCが高いときには、トラクション性能を重視して、4輪に駆動力を伝達しスリップのない安定した加速走行を行うことを重視する。従って、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を減少補正するのは、低速走行で、且つ、低開度のときのみに限定するのである。

S207からS208に進むと、前後軸差動制限トルク偏差ΔTlsdが予め設定しておいた値K1を超えているか否か判定し、超えていないのであれば、S205に進み、カウント値Count、及び、積分評価値ScをクリアしてS206に進み、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を出力してプログラムを抜ける。

逆に、前後軸差動制限トルク偏差ΔTlsdが予め設定しておいた値K1を超えている場合は、S209に進み、カウント値Countをインクリメントし(Count=Count+1)、S210に進んで、カウント値Countが一定値Cocに達したか否か(Count≧Cocか否か、換言すれば一定時間が経過したか否か)を判定する。

S210の判定の結果、カウント値Countが一定値Cocに達しているのであれば、S205に進み、カウント値Count、及び、積分評価値ScをクリアしてS206に進み、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を出力してプログラムを抜ける。

逆に、カウント値Countが一定値Cocに達していないのであれば(Count<Cocの場合は)、S211に進んで、前述のS201と同様、フロントドライブ軸10の軸トルクTsenを演算し、S212に進んで、前述のS202と同様、実差動制限トルクTlsdrを演算し、S213に進んで、前述のS203と同様、実差動制限トルクTlsdrと前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)との偏差ΔTlsdを演算する。

そして、S214に進み、前述の(8)式により、積分評価値Scを演算し、S215に進んで、積分評価値Scが予め設定しておいた閾値Sc1より大きいか否か判定する。

S215の判定の結果、積分評価値Scが予め設定しておいた閾値Sc1より大きい(Sc>Sc1)の場合は、タイトコーナブレーキング現象に特有の振動状態にあると判定し、S216に進んで、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を予め設定しておいた一定値減少補正し、その後、S205に進み、カウント値Count、及び、積分評価値ScをクリアしてS206に進み、差動制限トルクTlsdctr(指示値)を出力してプログラムを抜ける。

また、S215の判定の結果、積分評価値Scが予め設定しておいた閾値Sc1以下(Sc≦Sc1)の場合は、再びS209に戻り、カウント値Countをインクリメントして、S210〜S215の処理を繰り返す。

このように本実施の形態によれば、前軸力検出センサ34によりベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzを直接検出し、この力を基に実差動制限トルクTlsdrを演算し、該実差動制限トルクTlsdrと前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)との偏差ΔTlsdを演算し、低車速で、アクセル開度が低開度の際に、実差動制限トルクTlsdrの前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)に対する振動状態を示す設定時間以内の積分評価値Scが大きい場合に、前後軸差動制限トルクTlsdctr(指示値)を予め設定しておいた一定値減少補正する。このため、タイトコーナブレーキング現象等を生じる際の駆動系に生じる内部循環トルクの変動(振動)状態を直接検出して、タイトコーナブレーキング現象等が生じることを精度良く防止することができる。また、他の走行領域では、差動制限機構の機能を十分に発揮させることができるので、安定した制御が行える。

尚、本実施の形態では、前軸力検出センサ34によりベアリング22に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzを直接検出し、この力を基に実差動制限トルクTlsdrを演算するようにしているが、これに限ることなく、後軸側に作用するx、y、z方向の各力Fx,Fy,Fzを直接検出し、この力を基に実差動制限トルクTlsdrを演算するようにしても良い。

また、本実施の形態では、リングギヤの無い複合プラネタリギヤで構成したセンタデファレンシャル装置3を例に説明したが、他のリングギヤを用いた複合プラネタリギヤで構成したセンタデファレンシャル装置や、ベベルギヤで構成したセンタデファレンシャル装置にも本発明が適用できることは云うまでもない。更に、センタデファレンシャル装置が無く、単にクラッチ手段で前後の駆動力配分を制御する4輪駆動車においても本発明は適用可能である。

4輪駆動車全体の概略構成を示す説明図 センタデファレンシャル差動制限制御部の機能ブロック図 目標作動回転数と制御開始差動回転数の車速との関係を示す説明図 制御開始差動回転数の舵角との関係を示す説明図 前後軸差動制限トルク演算プログラムのフローチャート 前後軸差動制限トルク補正プログラムのフローチャート

符号の説明

1 エンジン
3 センタデファレンシャル装置
10 フロントドライブ軸
14fl,14fr,14rl,14rr 車輪
21 センタデフクラッチ(差動制限手段)
22 ベアリング
31fl,31fr,31rl,31rr 車輪速センサ
32 ハンドル角センサ
33 アクセル開度センサ
34 前軸力検出センサ(軸トルク検出手段)
35 エンジン制御部
36 トランスミッション制御部
40 センタデファレンシャル差動制限制御部
40a 車速演算部(差動制限制御手段)
40b 前後軸実差動回転数演算部(差動制限制御手段)
40c 前後目標差動回転数設定部(差動制限制御手段)
40d 前後差動回転数偏差演算部(差動制限制御手段)
40e 前後制御開始差動回転数設定部(差動制限制御手段)
40f 前後制御開始条件判定部(差動制限制御手段)
40g 前後軸第1の差動制限トルク演算部(差動制限制御手段)
40h 前後軸第2の差動制限トルク演算部(差動制限制御手段)
40i 前後軸差動制限トルク演算部(差動制限制御手段)
40j 前軸トルク変換部(軸トルク検出手段)
40k 前後軸差動制限トルク設定部(実差動制限トルク演算手段、振動状態検出手段、差動制限トルク補正手段)
41 センタデフクラッチ駆動部
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (5)

  1. エンジンからの駆動力を前軸側と後軸側とに所定に配分する差動制限手段と、
    車両の走行状態に応じて上記差動制限手段に対する差動制限トルクの指示値を演算する差動制限制御手段と、
    前軸と後軸のどちらかの軸トルクを検出する軸トルク検出手段と、
    上記検出した軸トルクを基に上記差動制限手段における実際の差動制限トルクを演算する実差動制限トルク演算手段と、
    上記実際の差動制限トルクと上記差動制限トルクの指示値とを比較して、上記差動制限トルクの指示値に対して上記実際の差動制限トルクが振動する振動状態を検出する振動状態検出手段と、
    上記振動状態検出手段で予め設定した振動状態を検出した際に、上記差動制限トルクの指示値を減少補正する差動制限トルク補正手段と、
    を備えたことを特徴とする4輪駆動車の制御装置。
  2. 上記振動状態検出手段は、車速が予め設定しておいた値より小さい場合に上記振動状態の検出を行うことを特徴とする請求項1記載の4輪駆動車の制御装置。
  3. 上記振動状態検出手段は、アクセル開度が予め設定しておいた値より小さい場合に上記振動状態の検出を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の4輪駆動車の制御装置。
  4. 上記振動状態検出手段は、上記差動制限トルクの指示値に対する上記実際の差動制限トルクの偏差を演算し、該偏差の大きさと、該偏差の絶対値の積分値とにより上記振動状態の検出を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の4輪駆動車の制御装置。
  5. 上記振動状態検出手段は、上記差動制限トルクの指示値に対する上記実際の差動制限トルクの偏差を演算し、該偏差の大きさと、上記差動制限トルクの指示値の2乗値と上記実際の差動制限トルクの2乗値との差の絶対値の平方根の積分値とにより上記振動状態の検出を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の4輪駆動車の制御装置。
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