JP2006290270A - 四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動周辺部品の大型化を避けつつ、かつ牽引走行が可能な四輪駆動車を提供する。
【解決手段】 車両１は、車両速度Ｖを検出する車輪速センサ３４と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換を行なうトランスファ１０およびアクチュエータ１２と、アクチュエータを駆動するＥＣＵ３０とを含む。ＥＣＵ３０は、車速が所定値を超えた場合に車両が被牽引物を牽引しており、かつ車両が四輪駆動状態で走行しているときには、２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２からの切換指示にかかわらずアクチュエータ１２に対して四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換を指示する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、四輪駆動車に関し、特に通常走行と牽引走行とを行なう四輪駆動車に関する。

ＳＵＶ（スポーツ・ユーティリティ・ビークル）、ピックアップストラック等の車両は、しばしば車両の後部にトレーラー、キャンピングカーまたはボートを搭載した台車等を車両の後部に繋げて牽引走行することを使用目的の１つとする。

特開２００３−１４１００号公報（特許文献１）には、車両がトレーラー等を牽引している状態であることが推定されると、ロックアップクラッチ締結量を変更することによって、変速機の耐久性向上を図る技術について開示されている。
特開２００３−１４１００号公報

図６は、牽引走行を説明するための図である。

図６に示すように、車両５０１は、車両後部に接続された被牽引物５０２を牽引して走行すると、車両においては牽引に伴い通常時よりも多くの駆動トルクが駆動部品に伝達される。

このような車両においても、安定性の高い乾燥路面での一般走行に適する燃費に優れた二輪駆動モードと雨天や積雪時または悪路における走行に適する四輪駆動モードを切換えることができる、いわゆるパートタイム４ＷＤシステムが採用されるものがある。

このような二輪駆動から四輪駆動へと駆動状態を切換えることが可能な四輪駆動車においては、４ＷＤ指定時のみ駆動する駆動輪の駆動部品についても牽引時に対応するように設計しなければならず、駆動輪周辺部品の大型化を招くおそれがある。

また、センターデフを備えた四輪駆動車が四輪駆動状態にて牽引走行を行なった際、図６において力Ｆ１を受けることにより、後輪が受ける加圧力Ｆ３の方が前輪が受ける加圧力Ｆ２よりも大きくなるので、前後タイヤ径が異なり、センターデフの常時差動を引き起こすおそれがある。その結果差動耐久性が懸念される。これら四輪駆動車の牽引時における問題を解決する必要があった。

この発明の目的は、駆動周辺部品の大型化を避けつつ、かつ牽引走行が可能な四輪駆動車を提供することである。

この発明は、要約すると、四輪駆動車であって、車両速度を検出する車速検出部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換を行なう切換部と、車速が所定値を超えた場合に車両が被牽引物を牽引しており、かつ車両が四輪駆動状態で走行しているときには、入力部からの切換指示にかかわらず切換部に対して四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換を指示する制御部とを備える。

好ましくは、四輪駆動車は、運転者が牽引モードを指定するスイッチをさらに備える。制御部は、スイッチの設定に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する。

好ましくは、四輪駆動車は、車両勾配を検出する勾配検知部と、車両加速度を検出する加速度検出部とをさらに備える。制御部は、車両の現在の駆動力、車両勾配および車両加速度に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する。

好ましくは、四輪駆動車は、前輪空気圧および後輪空気圧を検出する圧力検知部と、車両加速度を検出する加速度検出部とをさらに備える。制御部は、車両の現在の駆動力、前輪空気圧、後輪空気圧および車両加速度に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する。

本発明によれば、一定以上の車速で牽引している場合には二輪駆動状態に設定することで、常時駆動輪でない駆動輪側の駆動部品の耐久性向上および最適化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図中同一または相当部品には同一の符号を付して説明を繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。

図１を参照して、車両１は、前輪２Ｌ，２Ｒと、後輪４Ｌ，４Ｒと、エンジン６と、トランスミッション８と、トランスファ１０とを含む。

トランスファ１０は、ベースとなる駆動方式（図１では後輪駆動）の動力伝達系から、本来は駆動輪ではなかった車輪（図１では前輪側）へ伝達するトルクを取出す部分である。車両１は、さらに、トランスファアクチュエータ１２と、フロントプロペラシャフト１４と、フロントデフ１６と、フロントドライブシャフト１８，２０とを含む。

車両１は、さらに、リアプロペラシャフト２２と、リアデフ２４と、リアドライブシャフト２６，２８とを含む。

トランスファ１０は、センターデフを内蔵する。トランスファアクチュエータ１２は、たとえば電動モータであり、モータの回転に応じてシフトフォークが移動し、シフトフォークに挟まれたスリーブが移動することにより二輪駆動状態と四輪駆動状態との切換が行なわれる。

二輪駆動状態ではトランスファ１０はトランスミッション８からのトルクをリアプロペラシャフト２２のみに伝達し、フロントプロペラシャフト１４には伝達しない。

一方四輪駆動状態では、トランスファ１０はトランスミッション８から伝達されるトルクをリアプロペラシャフト２２とフロントプロペラシャフト１４の両方に伝達する。

車両１は、さらに、エンジンの回転数ＮＥを検知する回転数センサ３２と、車速Ｖを検知する車輪速センサ３４と、前輪の空気圧ＰＦを検知する空気圧センサ３７と、後輪の空気圧ＰＲを検知する空気圧センサ３６とを含む。

車両１は、さらに、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２と、運転者が牽引モードを指定するトーイングスイッチ４４と、アクセル開度Ａｃｃを検知するアクセル開度センサ４６と、車両勾配θを検知する勾配センサ３８と、車両加速度ａを検知するＧセンサ４０と、各種センサからの検出値と各種スイッチの設定に応じてトランスファアクチュエータ１２を制御するトランスファアクチュエータＥＣＵ３０とを含む。

図２は、図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０が実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから読出されて実行される。

図１、図２を参照して、まず処理が開始されると、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、トーイングスイッチ４４の設定、２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定、車輪速センサ３４が検知した車速Ｖを取込む（ステップＳ１）。

そしてステップＳ２において車速Ｖが所定値Ｖ１より大きいか否かが判断される。車速Ｖ＞Ｖ１が成立した場合はステップＳ３に処理が進み、成立しない場合にはステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ３においてはトーイングスイッチ４４の設定がオン状態すなわち牽引状態であるか否かが判断される。スイッチがオン状態であればステップＳ５に処理が進み、スイッチがオフ状態であればステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４では、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、アクチュエータ１２を現状維持する。すなわち、現在二輪駆動走行していればそのまま二輪駆動を継続し、四輪駆動走行していれば四輪駆動走行を継続させる。ステップＳ４が終了するとステップＳ７に処理が進む。

一方ステップＳ３からステップＳ５に進んだ場合には、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、アクチュエータ１２による切換状態から現在四輪駆動走行をしているかそれとも二輪駆動走行しているかを判断する。

ステップＳ５において四輪駆動走行していれば、ステップＳ６に処理が進み、ＥＣＵ３０は、四輪駆動走行から二輪駆動走行へ切換えるようにトランスファアクチュエータ１２を制御する。この制御は２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定にかかわらず行なわれる。ステップＳ６の処理が終了するとステップＳ７に処理が進む。

一方、ステップＳ５において現在アクチュエータ１２の設定が二輪駆動走行である場合にはステップＳ７に進む。そしてステップＳ７においては制御はメインルーチンに戻される。

すなわち、パートタイム４ＷＤの車両で牽引走行を行なうと、常時駆動系ではないフロント駆動系にも継続的に大きなトルクが付与される。このとき四輪駆動走行を長時間継続すると、フロント駆動系すなわちフロントプロペラシャフト、フロントデフ、フロントドライブシャフトや、トランスファ１０内部の４ＷＤモード構成部品すなわちセンターデフ、２／４ＷＤ切換ギヤ部、チェーンなどがダメージを受けてしまう。またはそのダメージを回避するために耐久性を増すために部品の大型化を行なわなければならない。

その一方で、通常は、四輪駆動モードでの牽引は、水辺でのボート入水および引揚げ、泥濘地での脱出等に限定されるのが実情である。したがって、通常時は牽引は二輪駆動モードで行なう場合が多い。したがって四輪駆動モードで高速走行しつつかつ牽引を行なうような使い方は考えにくい。

したがって、長時間にわたる四輪駆動状態での高車速走行を避けるため、車速Ｖが所定値Ｖ１を超えた場合には、運転者がたとえ２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２を四輪駆動モードに設定していたとしても、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０はアクチュエータ１２を制御して四輪駆動モードから二輪駆動モードにトランスファ１０内部のギヤを切換える。

これによりフロントプロペラシャフト１４、フロントデフ１６，フロントドライブシャフト１８，２０がダメージを受けるのを防ぐことができ、部品の長寿命化を図ることができる。言い換えれば、常時駆動系でない駆動系の部品を四輪駆動モードで長時間牽引を行なうことが可能であるほど耐久性に優れた構成を採用しなくてもよくなる。その結果車両の軽量化、最適化を図ることができる。

なお、図２のステップＳ６で四輪駆動走行から二輪駆動走行へ切換を行なう際には、運転者に切換することを報知するためにブザーまたはランプ点滅等で警告をしてから切換えてもよい。また、自動切換が起こるモードと起こらないモードを運転者が選択できるようにしておいても良い。

尚、以上の実施の形態では、センターデフを備えたトランスファ１０を用いたが、センターデフを備えないトランスファにも本発明を適用しても良い。

［実施の形態２］
図３は、実施の形態２によって実行されるトランスファアクチュエータＥＣＵ３０のプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

図１、図３を参照して、まずステップＳ１１においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、勾配θ、加速度ａおよび２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定、車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度Ａｃｃを検知する。続いてステップＳ１２においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は車速Ｖが所定値Ｖ１よりも大きいか否かを判断する。

車速Ｖ＞Ｖ１が成立する場合にはステップＳ１３に処理が進み、成立しない場合にはステップＳ１５に処理が進む。

ステップＳ１３では、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、勾配センサ３８で検知した車の勾配θが所定値θ１より大きいか否かを判断する。

トランスファアクチュエータＥＣＵ３０内部には、エンジンスロットル開度および車速（および走行加速度）と走行路面勾配との関係を示すテーブルもしくはマップが予め測定もしくは計算されて設定されている。

これにより現在のスロットル開度および車速（走行加速度）に対応する路面勾配をこのテーブルから読取って求める。このように設定されている路面勾配テーブル（マップ）は車両が何も牽引することなく規定車両重量で走行する場合の値を示しており、被牽引物を牽引している場合にはその牽引負荷を路面勾配として把握することができる。

たとえば、トレーラー等を牽引した状態で平坦路を走行するときには、実際の路面が平坦でもトレーラー等の牽引負荷により所定の勾配の登坂路面を走行していると判断される。このため逆に、このように判断される路面勾配からトレーラー等の牽引の状態を推定することが可能であるので、トーイングスイッチを設けない場合でも勾配センサによって牽引状態である可能性を推定することができる。

ステップＳ１３において勾配θ＞θ１が成立する場合にはステップＳ１４に進み成立しない場合にはステップＳ１５に処理が進む。

ステップＳ１４では、現在の加速度ａ（Ｆ）が所定値ａ１より小さいか否かを判断する。ここで加速度ａ（Ｆ）は駆動力Ｆであるときの車両に生ずる加速度である。

図４は、所定値ａ１を説明するための図である。

図４を参照して、駆動力がＦであるときに規定の車両重量で走行している場合の実測データに対してこれより小さいしきい値をａ１として設定しておく。図４の横軸の車両の駆動力Ｆは、エンジントルクとトランスミッションギヤ比とファイナルギヤ比の積をタイヤ半径で割ったものである。また、エンジントルクはアクセル開度Ａｃｃとエンジン回転数ＮＥの関数としてマップから読出すことが可能である。

そして図４に示すように規定の車両重量で駆動力Ｆを受けたときの実測データよりも実際に検出された加速度がしきい値ａ１よりも小さい場合には、重量物を牽引していると判断されることになる。つまり図３のステップＳ１３およびＳ１４の処理によって図２のステップＳ３で示したようにトーイングスイッチが設けられてその設定を読込むことができる場合でなくても牽引していることを検知することができる。

ステップＳ１４において加速度ａ（Ｆ）＜ａ１が成立した場合にはステップＳ１６に進み、成立しない場合にはステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、アクチュエータ１２の設定は現状維持とされ二輪駆動走行を現在しておればその二輪駆動走行が継続されて現在四輪駆動走行している場合には四輪駆動走行が継続される。ステップＳ１５の次には、処理はステップＳ１８に進む。

一方ステップＳ１６においては、現在四輪駆動走行しているか二輪駆動走行をしているかが判断される。そして四輪駆動走行していた場合にはステップＳ１７において四輪駆動走行から二輪駆動走行への切換が行なわれる。この切換はトランスファアクチュエータＥＣＵ３０がアクチュエータ１２を制御してシフトフォークを移動させこれにより切換スリーブを移動させることによって行なわれる。

このとき、たとえ２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定が四輪駆動走行に指定されていたとしても切換は行なわれて、この切換時にたとえばブザーまたはランプ点滅等で警告を発信してから切換えてもよい。

そしてステップＳ１７の処理が終了するとステップＳ１８に処理が進む。ステップＳ１８に処理が進むと制御はメインルーチンに戻される。

実施の形態２においても実施の形態１と同様に、常時駆動系でない駆動系の軽量化を図ることができる。

尚、本実施の形態においては、勾配センサによって道路勾配を検出するようにしたが、道路状態が予め記憶されたカーナビゲーション等を備えた車両においては、記憶された道路状態に基づいて道路勾配を検出するようにしてもよい。また、所定時間内のスロットル開度と加速度との関係に基づいて道路勾配を検出するようにしてもよい。

［実施の形態３］
図５は、実施の形態３において実行されるトランスファアクチュエータＥＣＵ３０のプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

図１、図５を参照して、まずステップＳ２１においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、前輪および後輪の空気圧、加速度ａおよび２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定、車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度Ａｃｃを検知する。続いてステップＳ２２においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は車速Ｖが所定値Ｖ１よりも大きいか否かを判断する。

車速Ｖ＞Ｖ１が成立する場合にはステップＳ２３に処理が進み、成立しない場合にはステップＳ２５に処理が進む。

ステップＳ２３では、トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、後輪の空気圧が前輪の空気圧よりも高いか否かを判断する。図６に示したように、トーイング時は、後輪の空気圧の方が前輪の空気圧よりも高くなるので、これによりトーイング状態にあることを推定する。

トランスファアクチュエータＥＣＵ３０内部には、エンジンスロットル開度および車速（および走行加速度）の関係を示すテーブルもしくはマップが予め測定もしくは計算されて設定されている。

ステップＳ２３において前輪空気圧＜後輪空気圧が成立する場合にはステップＳ２４に進み、成立しない場合にはステップＳ２５に処理が進む。

ステップＳ２４では、現在の加速度ａ（Ｆ）が所定値ａ１より小さいか否かを判断する。ここで加速度ａ（Ｆ）は駆動力Ｆであるときの車両に生ずる加速度である。図４で既に説明したように規定の車両重量で駆動力Ｆを受けたときの実測データよりも実際に検出された加速度がしきい値ａ１よりも小さい場合には、重量物を牽引していると判断されることになる。

つまり図５のステップＳ２３およびＳ２４の処理によって、図２のステップＳ３で示したようにトーイングスイッチが設けられてその設定を読込むことができる場合でなくても牽引していることを検知することができる。

ステップＳ２４において加速度ａ（Ｆ）＜ａ１が成立した場合にはステップＳ２６に進み、成立しない場合にはステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、アクチュエータ１２の設定は現状維持とされ二輪駆動走行を現在しておればその二輪駆動走行が継続されて現在四輪駆動走行している場合には四輪駆動走行が継続される。ステップＳ２５の次には、処理はステップＳ２８に進む。

一方ステップＳ２６においては、現在四輪駆動走行しているか二輪駆動走行をしているかが判断される。そして四輪駆動走行していた場合にはステップＳ２７において四輪駆動走行から二輪駆動走行への切換が行なわれる。この切換はトランスファアクチュエータＥＣＵ３０がアクチュエータ１２を制御してシフトフォークを移動させこれにより切換スリーブを移動させることによって行なわれる。

このとき、たとえ２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定が四輪駆動走行に指定されていたとしても切換は行なわれて、この切換時にたとえばブザーまたはランプ点滅等で警告を発信してから切換えてもよい。

そしてステップＳ２７の処理が終了するとステップＳ２８に処理が進む。ステップＳ２８に処理が進むと制御はメインルーチンに戻される。

実施の形態３においても実施の形態１と同様に、常時駆動系でない駆動系の軽量化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。 図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０が実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。 実施の形態２によって実行されるトランスファアクチュエータＥＣＵ３０のプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 所定値ａ１を説明するための図である。 実施の形態３において実行されるトランスファアクチュエータＥＣＵ３０のプログラムの制御構造を示したフローチャートである。 牽引走行を説明するための図である。

符号の説明

１ 車両、２Ｌ，２Ｒ 前輪、４Ｌ，４Ｒ 後輪、６ エンジン、８ トランスミッション、１０ トランスファ、１２ トランスファアクチュエータ、１４ フロントプロペラシャフト、１６ フロントデフ、１８，２０ フロントドライブシャフト、２２ リアプロペラシャフト、２４ リアデフ、２６，２８ リアドライブシャフト、３０ トランスファアクチュエータＥＣＵ、３２ 回転数センサ、３４ 車輪速センサ、３６ 空気圧センサ、３７ 空気圧センサ、３８ 勾配センサ、４０ Ｇセンサ、４２ ２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ、４４ トーイングスイッチ、４６ アクセル開度センサ。

Claims (4)

1. 車両速度を検出する車速検出部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換を行なう切換部と、
   車速が所定値を超えた場合に車両が被牽引物を牽引しており、かつ車両が四輪駆動状態で走行しているときには、前記入力部からの切換指示にかかわらず前記切換部に対して四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換を指示する制御部とを備える、四輪駆動車。
2. 前記四輪駆動車は、
   運転者が牽引モードを指定するスイッチをさらに備え、
   前記制御部は、前記スイッチの設定に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する、請求項１に記載の四輪駆動車。
3. 前記四輪駆動車は、
   車両勾配を検出する勾配検知部と、
   車両加速度を検出する加速度検出部とをさらに備え、
   前記制御部は、車両の現在の駆動力、前記車両勾配および前記車両加速度に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する、請求項１に記載の四輪駆動車。
4. 前記四輪駆動車は、
   前輪空気圧および後輪空気圧を検出する圧力検知部と、
   車両加速度を検出する加速度検出部とをさらに備え、
   前記制御部は、車両の現在の駆動力、前記前輪空気圧、前記後輪空気圧および前記車両加速度に基づいて車両が被牽引物を牽引していることを検知する、請求項１に記載の四輪駆動車。

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