JP2007154934A - デフロック制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デフロックにおけるソレノイドの電力消費の無駄を低減すると共に、ロック完了以前にソレノイド通電制御が保持電流制御に移行してロックができなくなることを防止する。
【解決手段】デフロックの作動条件成立で駆動電流をソレノイドに供給してロック動作を開始し、その後、デフロック検出スイッチがＯＮしたことを条件として、エンジントルクが設定値より大きく、且つ、変速機の変速段が走行段である状態が設定時間以上継続した場合に、ロック完了と判断してソレノイドへの通電を駆動電流から保持電流に切換えて保持電流制御に移行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のデフロック（デファレンシャルロッキングデバイス）によるロック動作をソレノイドで電気的に制御するデフロック制御装置に関し、特に、デフロックのロック動作時におけるソレノイドの通電制御技術に関する。

従来、デファレンシャル装置として、悪路における脱出性、走破性等の向上を目的に、左右の駆動輪の差動機構をロック状態にして左右駆動輪を一体的に回転させるデフロックを設けたものがある。そして、従来、このデフロックによるロック動作をソレノイドにより電気的に制御している。この種のデフロック制御装置では、例えば、停車中にドライバのロック指令操作によりソレノイドに通電（ＯＮ）し、プランジャをリターンスプリングの弾性付勢力に抗して移動させてドッグクラッチを締結させ差動機構をロック状態とする。ドライバがロック解除指令操作を行うと、ソレノイドへの通電を停止（ＯＦＦ）し、リターンスプリングの弾性付勢力によりプランジャが元の位置に復帰してドッグクラッチの締結が解除され差動機構のロックが解除される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１８３８７４号公報

ところで、従来のこの種のデフロック制御装置では、ソレノイドへの通電を図４に示すように制御している。ドライバがデフロックの作動スイッチをＯＮ操作してロック指令が発生すると、ソレノイドにプランジャを移動させるのに充分な大きさの駆動電流を供給する。前記プランジャの位置に基づいて差動機構のロック／ロック解除を検出するデフロック検出スイッチがプランジャの移動に伴ってＯＮすると、このＯＮ時点から予め設定した所定時間（例えば１分）経過後にロック完了（ドッグクラッチ締結）と見なし、電力消費を抑制するために、ソレノイドの通電電流をロック位置にプランジャを保持するのに必要な大きさ（駆動電流より小さい）の保持電流に切換える。即ち、デフロック検出スイッチがプランジャ位置を検出するものであってドッグクラッチの締結状態を直接検出するものでないため、デフロック検出スイッチがＯＮしてからの経過時間に基づいてロック完了を推定し、ソレノイドに対する駆動電流から保持電流への切換えを制御している。

しかしながら、ソレノイドに対する駆動電流から保持電流への切換え制御を、従来のように時間で管理する場合、例えば、前記所定時間の経過前にドッグクラッチの締結が完了して差動機構がロック状態となっても、所定時間が経過するまではソレノイドに駆動電流が供給され続けるので、電力が無駄に消費される。また、ドッグクラッチが互いの山部分が当接して締結されずロックが未完了であっても所定時間経過すると保持電流制御に移行してしまうので、デファレンシャル装置に強いトルクが作用した際にドッグクラッチにすべりが生じロックができなくなるという問題があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、ロック時のソレノイドによる電力消費の無駄を低減すると共に、ロック完了以前にソレノイド通電制御が保持電流制御に移行することのないデフロック制御装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、車両のデファレンシャル装置の差動機構に対するロック操作を、ソレノイドを用いて電気的に制御するデフロック制御装置において、前記差動機構がロック状態になったことを検出するロック状態検出手段と、前記デファレンシャル装置に対してトルクが作用したか否かを判定するトルク判定手段と、前記差動機構のロック指令に基づき前記ソレノイドに駆動電流を通電し、前記ロック状態検出手段がロック状態を検出し、且つ、前記トルク判定手段がトルク作用状態と判定したときに前記ソレノイドの通電電流を前記駆動電流から当該駆動電流より小さい保持電流に切換え制御するソレノイド電流制御手段と、を備える構成とした。

かかる構成によると、ロック状態検出手段によりロック状態を確認した状態で、デファレンシャル装置にトルクが作用したと判断できた場合にロック完了と判断し、直ちにソレノイドに対する通電を駆動電流から保持電流に切換える。
従って、ロック状態検出手段がロック状態を検出した後、デファレンシャル装置にトルクが作用したと判断できた場合は、時間の経過を待つことなく直ちにソレノイドの通電を保持電流制御に切換えるので、無駄な電力消費を抑制できる。また、デファレンシャル装置にトルクが作用したと判断できるまでは保持電流制御に移行することがないので、ロック未完了のままロック動作ができなくなることを防止できる。

請求項２記載の発明では、前記トルク判定手段が、エンジントルクが所定値以上、且つ、変速機のシフト位置が走行段であるときに前記トルク作用状態と判定する構成とした。
かかる構成では、ロック状態検出手段によりロック状態を確認した状態で、エンジントルクが所定値以上、且つ、変速機のシフト位置が走行段であるとデファレンシャル装置にトルクが作用したと判断してロック完了と判断し、ソレノイドに対する通電を駆動電流から保持電流に切換える。

従って、ロック状態検出手段がロック状態を検出した後、デファレンシャル装置にトルクが作用したと判断できた場合は、時間の経過を待つことなく直ちにソレノイドの通電を保持電流制御に切換えるので、無駄な電力消費を抑制できる。また、デファレンシャル装置にトルクが作用したと判断できるまでは保持電流制御に移行することがないので、未完了のままロック動作ができなくなることを防止できる。

請求項３記載の発明では、エンジンから前記デファレンシャル装置へのトルクの伝達を断続するクラッチを備えるとき、前記トルク判定手段は、更に、前記クラッチが締結状態であることを条件として前記トルク作用状態と判定する構成とした。
かかる構成では、ロック状態検出手段によりロック状態を確認した状態で、エンジントルクが所定値以上、変速機のシフト位置が走行段であり、且つ、クラッチが締結状態であるときにデファレンシャル装置にトルクが作用したと判断してロック完了と判断し、ソレノイドに対する通電を駆動電流から保持電流に切換える。

従って、例えばマニュアル変速機搭載車両等の場合において、デファレンシャル装置に対してトルクが作用したか否かの判定の信頼性を高めることができる。
請求項４記載の発明では、前記ソレノイド電流制御手段は、前記保持電流への切換え制御後に、前記デファレンシャル装置を介して駆動される左右の車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段の検出出力に基づいて前記左右の車輪間に回転差が生じたときは、前記ソレノイドの通電電流を前記保持電流から前記駆動電流へ切換える構成とした。

かかる構成では、ロック完了判定により保持電流制御に移行した後、デファレンシャル装置を介して駆動される左右の車輪間に回転差が生じた場合には、デフロックによる差動機構のロックが不完全と判断してソレノイドに保持電流より大きい駆動電流を通電する。
従って、ソレノイドに対して保持電流制御に移行した後に、デフロックによる差動機構のロック状態が解除されてしまった場合でも、再度ロック状態に復帰させることができるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るデフロック制御装置の一実施形態を適用した４輪駆動車の動力伝達系の概略構成図である。
図１において、本実施形態の４輪駆動車は、デファレンシャル装置としてのリヤデファレンシャル装置１を後輪２，３間に備え、フロントデファレンシャル装置４を前輪５，６間に備える。

前記リヤデファレンシャル装置１には、エンジン７から変速機８、トランスファ９、プロペラシャフト１０、ドライブピニオンシャフト１１、ドライブピニオンギヤ１２を順次介してトルクが入力され、リヤデファレンシャル装置１から左右のアクスルシャフト１３，１４を介して左右の後輪２，３にトルクが伝達される。
また、フロントデファレンシャル装置４には、エンジン７から変速機８、トランスファ９、プロペラシャフト１５を順次介してトルクが入力され、フロントデファレンシャル装置４から左右のアクスルシャフト１６，１７を介して前輪５，６にトルクが伝達される。

前記リヤデファレンシャル装置１は、デフケース２１を備え、デフケース２１のリングギヤ２２に前記ドライブピニオンギヤ１２が噛み合っている。デフケース２１内には、左右のサイドギヤ２３，２４が回転自由に支持され、これらサイドギヤ２３，２４には、ピニオンギヤ２５が噛み合い、ピニオンギヤ２５は、ピニオンシャフト２６によってデフケース２１に回転自由に支持されている。左右のサイドギヤ２３，２４は、前記アクスルシャフト１３，１４に連結している。

一方のサイドギヤ２４の背面側には、アクスルシャフト１４の軸方向に移動可能にプランジャ２７が配置され、サイドギヤ２４とプランジャ２７の対向面にドッグクラッチ２８が設けられている。サイドギヤ２４とプランジャ２７との間には、プランジャ２７をサイドギヤ２４から離間する方向に弾性付勢する図示しないリターンスプリングが介装されている。

プランジャ２７は、ソレノイド２９の励磁によりサイドギヤ２４方向に移動し、プランジャ２７の移動に伴ってプレート３０が移動する。ロック状態検出手段としてのデフロック検出スイッチ４５はプレート３０の移動位置をＯＮ、ＯＦＦで検出してリヤデファレンシャル装置１の差動機構のロック及びロック解除を検出する。
前記ソレノイド２９への通電は、デフロックコントロールユニット４０によって制御される。

デフロックコントロールユニット４０は、図２に示すように、入力回路４０ａ，マイコン４０ｂ，駆動回路４０ｃ，電流モニタ回路４０ｄを含んで構成され、デフロック４１による差動機構のロック／ロック解除を制御する。ここで、前記デフロック４１は、前述したように、ソレノイド２９の通電を制御してプランジャ２７を移動させ、このプランジャ２７の移動方向によってデファレンシャル装置１の差動機構をロック状態とロック解除状態とに切換える構成である。

デフロックコントロールユニット４０には、前記デフロック検出スイッチ４５のＯＮ／ＯＦＦ信号、ドライバが任意に操作する作動スイッチ４２のＯＮ／ＯＦＦ信号、車速センサ４３からの車速信号、変速機８の変速段を検出するシフト位置センサ４４からのシフト位置信号、各車輪２，３，５，６に設けられた車輪速センサ３１〜３４からの車輪速信号が入力するＡＢＳコントロールユニット３５からの後輪２，３に関する車輪速情報、エンジンコントロールユニット３６からのエンジントルク情報が、入力回路４０ａを介してマイコン４０ｂに入力され、作動スイッチ４２がＯＮ操作されてデファレンシャル装置１の差動機構のロック操作指令が入力すると、前記各入力信号及び入場情報に基づいて図３のフローチャートに示すように、デフロック検出スイッチ４５の検出情報及びデファレンシャル装置１に対するトルク伝達情報等に基づいてソレノイド２９の通電制御を行う。従って、デフロックコントロールユニット４０が、トルク判定手段及びソレノイド電流制御手段の機能を備える。

尚、エンジントルク情報としては、例えば燃料噴射量、スロットル開度、吸入空気量等の情報を用いることが考えられる。また、後輪２，３の車輪速情報は、車輪速センサ３１，３２の検出出力をＡＢＳコントロールユニット３５を介さずに直接デフロックコントロールユニット４０に入力するようにしてもよい。
次に、デフコントロールユニット４０によるソレノイド２９の通電制御について図３のフローチャートに基づいて詳述する。尚、このフローは一定周期で繰り返し実行される。

ステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）では、デフロック４１の作動条件が成立しているか否かを判定する。ここでは、作動スイッチ４２がＯＮ操作され、且つ、非走行中（例えば、車速が７ｋｍ／ｈ以下）であるときに作動条件成立と判定してステップ２に進む。
ステップ２では、デフロック検出スイッチ４５がＯＮか否かを判定し、ＯＦＦであればステップ３に進んでソレノイド２９への通電を開始し、プランジャ２７を移動させるのに充分な大きさの図４に示す駆動電流を供給する。これにより、プランジャ２７がリターンスプリングの弾性付勢力に抗して移動を開始する。ドッグクラッチ２８が噛み合う位置までプランジャ２７が移動するとデフロック検出スイッチ４５がＯＮし、ステップ２の判定がＹＥＳとなり、ステップ４に進む。

ステップ４では、ソレノイド２９が後述するロック完了後の保持電流制御中か否かを判定する。保持電流制御中でなければステップ５に進む。
ステップ５では、エンジンコントロールユニット３６からのエンジントルク情報に基づいてエンジントルクが設定値より大きいか否かを判定する。エンジントルクが設定値より大きく判定がＹＥＳであれば、ステップ６に進む。

ステップ６では、変速機８の変速段が走行段か否かを判定し、走行段であればステップ７に進む。
ステップ７では、ステップ６の判定がＹＥＳになってから予め設定した設定時間（例えば２秒程度）経過したか否かを判定する。設定時間以上経過すると、デフロック４１により作動機構がロックされたと判断し、ステップ８に進む。

ステップ８では、ソレノイド２９への通電を駆動電流から当該駆動電流より小さい図４に示す保持電流に切換え、保持電流制御に移行し、電力消費を抑制する。
その後、ドライバによって作動スイッチ４２がＯＦＦ操作されれば、ステップ１の判定がＮＯとなり、ステップ９に進み、ソレノイド２９をＯＦＦとして通電を停止する。
また、保持電流制御中においては、ステップ３の判定がＹＥＳとなり、ステップ１０に進む。

ステップ１０では、ＡＢＳコントロールユニット３５から入力する車輪速センサ３１，３２による後輪２，３の車輪速情報に基づいて、後輪２，３に回転差があるか否かを判定する。回転差がなければ、デファレンシャル装置１の差動機構は正常にロック状態が維持されていると判断して保持電流制御をそのまま継続する。一方、回転差有りと判定するとドッグクラッチ２８にすべりが発生したと判断してステップ３に進み、ドッグクラッチ２８を完全に噛み合わせるために、ソレノイドの通電電流を保持電流から駆動電流に切換える。これにより、すべりが発生したとしても、再度ロック状態に復帰させることができる。この場合、駆動電流切換え後に、左右の後輪２，３の回転差がなくなるか、或いは、回転差がなくなってから回転差のない状態が一定時間継続したときには、保持電流制御に移行する。尚、ステップ１０において、ある所定値を設定し、車輪回転差が前記所定値以上になった時にすべり発生と判断するとよい。

かかる構成によれば、差動機構のロック判定条件を、従来のような時間ではなく差動機構に対して駆動トルクが作用することを条件としたので、従来のようにドッグクラッチが完全に噛み合ってロックが完了したにも拘わらず時間が経過するまで駆動電流を供給するという電力消費の無駄を抑制できる。また、駆動トルクが作用したと判断できるまでは保持電流制御に移行しないので、ドッグクラッチの山部分が当接してすべりが発生するようなロック不完全状態で保持電流制御に移行してロックが解除されることを防止できる。

尚、差動機構のロック状態判定条件として、車速が所定値以上であることを条件として付加するとよい。かかる構成によれば、デファレンシャル装置１にエンジントルクが作用したことの判定がより一層正確となり、ロック完了の判定信頼性が格段に向上する。
また、エンジン７とデファレンシャル装置１との間のトルク伝達経路にクラッチが介在する自動車（例としてマニュアル変速機搭載車）の場合には、デファレンシャル装置１にトルクが作用したことの判定条件として、エンジントルク値及び変速機のシフト位置に、更にクラッチ締結状態を条件に付加するとよい。これらの条件に前述の車速所定値以上の条件を付加してもよいことは言うまでもない。

また、ロック完了後の保持電流制御中において、左右の後輪２，３の回転差が過大ある（予め設定した許容値より大きい）と判定したときに異常と判定してフェールセーフ処理する機能を備えるとよい。この場合、回転差が過大な状態がある程度継続したときに異常判定するようにすれば、瞬時的な回転差過大状態について異常判定することを防止できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２に記載のデフロック制御装置において、
トルク判定手段は、更に、車速が所定値以上であることを条件として前記トルク作用状態と判定することを特徴とするデフロック制御装置。

かかる構成によると、デファレンシャル装置１に対してトルクが作用しているか否かの判定がより一層正確にでき、ロック完了の判定信頼性が向上する。
（ロ）請求項１〜４のいずれか１つに記載のデフロック制御装置において、
前記デファレンシャル装置を介して駆動される左右の車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段の検出出力に基づいて、前記左右の車輪間の回転差が予め設定した許容値より大きくなったときは、異常判定することを特徴とするデフロック制御装置。

かかる構成によると、デフロック制御装置に異常が発生した場合に、直ちに対処できるようになる。
（ハ）請求項（ロ）に記載のデフロック制御装置において、
前記左右の車輪間の回転差が予め設定した許容値より大きい状態が設定時間以上継続したときに、異常判定することを特徴とするデフロック制御装置。

かかる構成によると、デフロック制御装置が正常であるに拘わらず、何らかの原因により瞬時的に回転差が許容値より大きくなったような場合に、異常判定することを防止でき、制御安定性を確保できる。
（ニ）請求項４に記載のデフロック制御装置において、
駆動電流へ切換えた後に、前記車輪速検出手段の検出出力に基づいて前記左右の車輪間の回転差がなくなったとき、又は、回転差がなくなってから当該回転差のない状態が一定時間継続したときは、保持電流制御に移行することを特徴とするデフロック制御装置。

かかる構成によると、ソレノイドへの駆動電流供給によりロック状態に復帰した場合に、無駄な電力消費を抑制できる。

実施形態におけるデフロック制御装置を適用した４輪駆動車の動力伝達系の概略構成図。 実施形態におけるデフロック制御装置のシステム図。 実施形態におけるソレノイド通電制御を動作を説明するフローチャート。 従来のソレノイド通電制御を説明するタイムチャート。

符号の説明

１…デファレンシャル装置、２９…ソレノイド、３１，３２…車輪速センサ、３５…ＡＢＳコントロールユニット、３６…エンジンコントロールユニット、４０…デフコントロールユニット、４１…デフロック、４２…作動スイッチ、４３…車速センサ、４４…シフト位置センサ、４５…デフロック検出スイッチ

Claims (4)

1. 車両のデファレンシャル装置の差動機構に対するロック操作を、ソレノイドを用いて電気的に制御するデフロック制御装置において、
   前記差動機構がロック状態になったことを検出するロック状態検出手段と、
   前記デファレンシャル装置に対してトルクが作用したか否かを判定するトルク判定手段と、
   前記差動機構のロック指令に基づき前記ソレノイドに駆動電流を通電し、前記ロック状態検出手段がロック状態を検出し、且つ、前記トルク判定手段がトルク作用状態と判定したときに前記ソレノイドの通電電流を前記駆動電流から当該駆動電流より小さい保持電流に切換え制御するソレノイド電流制御手段と、
   を備えることを特徴とするデフロック制御装置。
2. 前記トルク判定手段が、エンジントルクが所定値以上、且つ、変速機のシフト位置が走行段であるときに前記トルク作用状態と判定する構成であることを特徴する請求項１に記載のデフロック制御装置。
3. エンジンから前記デファレンシャル装置へのトルクの伝達を断続するクラッチを備えるとき、前記トルク判定手段は、更に、前記クラッチが締結状態であることを条件として前記トルク作用状態と判定する構成としたことを特徴とする請求項２に記載のデフロック制御装置。
4. 前記ソレノイド電流制御手段は、前記保持電流への切換え制御後に、前記デファレンシャル装置を介して駆動される左右の車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段の検出出力に基づいて前記左右の車輪間に回転差が生じたときは、前記ソレノイドの通電電流を前記保持電流から前記駆動電流へ切換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のデフロック制御装置。

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