JP2010047185A - 前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前後輪駆動車に搭載されている前後輪に対する駆動力を配分するとともに、車両の走行安定化機能を有する駆動力配分制御装置であって、走行安定化機能を無効にされている状態で前後輪駆動モードを選択されている場合に、車両状態に異常が発生した場合、当該異常状態に対処する。
【解決手段】当該駆動力配分制御装置に、走行安定化機能を無効されている状態で前後輪駆動モードを選択されている場合に車両状態に異常が発生した場合には、車両の異常の検出に基づき走行安定化機能を有効に機能させて走行安定化機能を発揮させる制御機能を付与した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置に関する。

四輪駆動車を代表例とする前後輪駆動車には、前後両輪駆動と前後輪のいずれかとの駆動を適宜切換えるパートタイム方式、常時前後輪を駆動するフルタイム方式、前後両輪駆動状態と前後輪のいずれかの駆動状態との間を遷移するスタンバイ方式とがある。

スタンバイ方式の前後輪駆動車においては、駆動源からの駆動力を前後輪のいずれか一方側へ伝達するとともに、前後輪のいずれか他方側へは駆動力伝達装置を介して伝達するように構成されている。また、当該前後輪駆動車においては、車両の状況に応じて、前輪側および後輪側に対する駆動力（トルク）の配分率を制御する駆動力配分制御装置を備えている（特許文献１，２を参照）。

特許文献１にて提案されている四輪駆動車に搭載されている駆動力配分制御装置は、車両状況に応じて前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を通常に制御するとともに、必要時には、駆動力の配分率を低減して車輪の制動力を制御して走行安定性を図るものである。当該制御方式は、一般には、トラクションコントロールシステムと称している。

また、特許文献２にて提案されている四輪駆動車に搭載されている駆動力配分制御装置は、駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、例えば、過剰の負荷によりトランスファ潤滑油や、ディファレンシャル潤滑油が過熱状態になったとき、これに対応してトルクの配分率を低減して、発熱が増大する部位の過熱の抑制を図るものである。
特開２００３−１２７６９０号公報 特開２００３−１３６９９０号公報

ところで、当該駆動力配分制御装置を搭載した四輪駆動車等の前後輪駆動車のうちには、運転者が当該駆動力配分制御装置の制御機能を無効に切替えて、運転者の思い通りの運転を楽しむことを意図した車両がある。このような車両においても、駆動力伝達系に異常状態が発生したときには、これに対処することが望まれる。本発明の目的は、これに対処することにある。

本発明は、前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置に関する。本発明が適用対象とする駆動力配分制御装置は、前輪側および後輪側へ駆動力を配分する駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置である。

しかして、本発明に係る駆動力配分制御装置は、当該車両に搭載されている車輪速検出手段およびスロットル開度検出手段から出力される検出信号に基づき車輪の制動力を制御して車両の走行安定性を高める第１の制御手段と、前記第１の制御手段の制御機能が運転者により無効状態に切替えられている場合に駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、当該車両に搭載されている異常検出手段から出力される検出信号に基づき前記第１の制御手段を有効に機能させる第２の制御手段を備えることを特徴とするものである。

本発明に係る駆動力配分制御装置においては、前記異常状態を、駆動力伝達系の過熱状態またはスロットル開度検出手段の異常状態に規定することができる。

本発明に係る駆動力配分制御装置においては、運転者が車両の走行安定性を高めるべく機能する第１の制御手段を無効状態に切替えて運転中に、駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、第２の制御手段が第１の制御手段を有効に機能させることから、第１の制御手段の作動によって、車両の走行安定性を高めることができる。

本発明は、前後輪駆動車に搭載されている駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する駆動力配分制御装置である。図１には、本発明に係る駆動力配分制御装置を搭載した四輪駆動車を概略的に示している。当該四輪駆動車は、ＦＦ駆動をベースとする四輪駆動車であって、前輪側の駆動力伝達装置１０、後輪側の駆動力伝達装置２０、および、駆動力配分制御装置３０を備えている。

前輪側の駆動力伝達装置１０は、トランスミッション、トランスファおよびフロントディファレンシャルを一体にしたトランスアクスル１１であって、エンジン１２の駆動力を、トランスアクスル１１を構成するトランスミッションおよびフロントディファレンシャルを介して、前輪側の左右の各アクスルシャフト１３ａへ出力する。これにより、当該四輪駆動車においては、エンジン１２の駆動によって左右の各前輪１３ｂが駆動するＦＦ駆動の二輪駆動走行状態を形成する。

また、トランスアクスル１１は、エンジン１２の駆動力を、トランスアクスル１１を構成するトランスファを介してプロペラシャフト１４へ出力する。プロペラシャフト１４へ出力された駆動力は駆動力伝達装置２０に出力される。駆動力伝達装置２０は、リヤディファレンシャル２０ａと一体にケース内に収容されているもので、駆動力伝達装置２０が作動状態にある場合には、駆動力はリヤディファレンシャル２０ａに出力される。出力された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ａを介して、後輪側の左右の各アクスルシャフト２１ａへ出力される。これにより、当該四輪駆動車においては、エンジン１２の駆動によって左右の各前輪１３ｂ、および、左右の各後輪２１ｂが共に駆動する四輪駆動走行状態を形成する。

当該駆動力伝達装置２０は、それ自体公知の電磁パイロットクラッチ式の摩擦クラッチであり、アウタケースの内周側とインナシャフトの外周側間に形成されているクラッチ室に配設された摩擦式のメインクラッチ、作動カム、パイロットクラッチを備えており、アウタケースにはプロペラシャフト１４がトルク伝達可能に連結され、インナシャフトにはドライブピニオンシャフト２２がトルク伝達可能に連結されている。

当該駆動力伝達装置２０においては、パイロットクラッチを構成する電磁コイルに電流を印加することによりパイロットクラッチを係合して推力を発生させ、当該推力を作動カムで倍力してメインクラッチに伝達してメインクラッチを摩擦係合する。これにより、アウタケースとインナシャフトをトルク伝達可能に連結し、駆動力伝達装置２０に伝達された駆動力はリヤディファレンシャル２０ａに出力される。

当該駆動力伝達装置２０においては、電磁コイルに印加する電流値を制御することにより、メインクラッチの摩擦係合力を制御することができ、これにより、四輪駆動状態および二輪駆動状態のいずれかを選択することができるとともに、四輪駆動状態においては前輪側と後輪側間の駆動力配分率を制御することができる。電磁コイルに対する印加電流の電流値の制御は、駆動力配分制御装置３０によって、車両の状態に応じて行われる。

当該駆動力配分制御装置３０は、図２に示すように、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３および入出力回路３４を備える電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４には、車両が搭載する二輪−四輪駆動モードを選択するモード選択スイッチ３５ａ、スロットル開度センサ３５ｂ、左側前輪用の車輪速センサ３５ｃ、右側前輪用の車輪速センサ３５ｄ、左側後輪用の車輪速センサ３５ｅ、右側後輪用の車輪速センサ３５ｆ、ブレーキ作動検出センサ３５ｇ、駆動系の温度を検出する温度センサ３５ｈが接続されている。

ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４は、駆動回路３６を介して、パイロットクラッチを構成する電磁コイル２３に接続されており、また、入出力回路３４には、後述するトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を有効−無効に切替えるためのＴＣＳ切替スイッチ３７が接続されている。トラクションコントロールシステムは、ＴＣＳ切替えスイッチ３７をＯＮすることにより立ち上げられ、ＴＣＳ切替えスイッチ３７をＯＦＦすることにより切れるようになっている。

ＥＣＵ３０を構成するＣＰＵ３１は、本発明で規定する第１の制御手段および第２の制御手段に該当するもので、ＲＯＭ３２に記憶されている各プログラムに基づいて、駆動力伝達装置２０を構成する電磁コイル２３に対する印加電流を制御するための演算処理を実行する。ＲＯＭ２３は、電磁コイル２３に対する印加電流を制御するための各種プログラムや、ＡＢＳ作動時に用いる上限制限トルクＴｌｉｍ、復帰トルクＴ0および復帰勾配Ｔ0／Δｔ（Δｔは微少時間）等の各種データ、および、各種マップデータを格納するとともに、過熱温度の判定基準となる温度データを格納している。また、ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１の演算処理の結果や、各種データを記憶する。

当該上限制限トルクＴｌｉｍは、ＡＢＳ非作動時のエンジンブレーキによる制動トルクを配分可能で、かつ、ＡＢＳ作動時にＡＢＳと干渉しない値を実験的に求めたものである。また、当該復帰勾配Ｔ０／Δｔは、通常制御に復帰する際にトルクの急変を回避しつつトルクの遅れを防止できる値を実験的に求めたものである。例えば、微少時間Δｔは０．１ｓｅｃ、復帰トルクＴ0は当該上限制限トルクＴｌｉｍの２〜３倍程度に設定される。

ＲＯＭ３２に格納されている各種のプログラムには、基本制御プログラム、ＡＢＳ制御プログラム等があり、これらの制御プログラムを実行することにより、車両の走行安定性を図るトラクションコントロールが行われる。基本制御プログラムは、四輪駆動モードにおいて、その時点での走行状態に対応する目標トルクＴを目安として駆動力伝達装置２０を駆動制御すべく、電磁コイル２３の印加する電流値を算出し、算出された電流値で電磁コイル２３を通電制御するプログラムである。ＡＢＳ制御プログラムは、四輪駆動モードにおいてブレーキが作動されたとき、目標トルクＴを予め定められた上限制限トルクＴｌｉｍを超えないように制御するプログラムである。

ＲＯＭ３２には、上記した四輪駆動モード用の２種類のマップデータが格納されている。第１のマップデータは、図３に示すように、スロットルバルブのスロットル開度と車速をパラメータとして、伝達トルクＴ1を定めるものである。第２のマップデータは、図４に示すように、左右一対の前輪１３ｂの平均回転速度と左右一対の後輪２１ｂの平均回転速度との差、換言すれば、前後輪の差動回転速度をパラメータとして、伝達トルクＴ2を定めるものである。これらの伝達トルクＴ1，Ｔ２を加算した目標トルクＴを具現化すべく、電磁コイル２３に対する印加電流値が求められる。

なお、二輪駆動モードでの駆動制御においては、メインクラッチの摩擦係合力が常に零であることから、四輪駆動モードのようにマップデータを必要としない。このため、本実施形態では、二輪駆動モードのための制御データは、上記した基本制御プログラム中に組込まれている。

ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４に接続されているモード選択スイッチ３５ａは、運転者の近傍に設置されていて、運転者は車両を二輪駆動モード、四輪駆動モードのいずれかを選択すべく操作する。ＣＰＵ３１は、モード選択スイッチ３５ａが二輪駆動モードにセットされると車両を二輪駆動モードとし、また、モード選択スイッチ３５ａが四輪駆動モードにセットされると車両を四輪駆動モードとする。

スロットル開度センサ３５ｂは、スロットルバルブのスロットル開度を検出し、その検出信号をＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、スロットル開度センサ３５ｂから出力される検出信号に基づき、その時々のスロットル開度を算出する。

各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆは、各前後輪１３ｂ，２１ｂの速度を検出し、その検出信号をＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆから出力される検出信号に基づいて、その時々の各前後輪１３ｂ，２１ｂの車輪速を算出するとともに、各前輪の平均車輪速および各後輪の平均車輪速を算出する。

ブレーキ作動検出センサ３５ｇは、ブレーキ作動を検出し、その検出信号をＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、ブレーク作動検出センサ３５ｇから出力される検出信号と各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆから出力される検出信号に基づいて検出される車輪のスリップとから、ＡＢＳ作動を検出する。

ＣＰＵ３１は、四輪駆動モードの選択時には、第１および第２のマップデータを用いて算出したスロットル開度、車速、および、差動回転速度に対する目標トルクＴに基づいて、電磁コイル２３に印加する目標電流値をデューティ比として求め、求めたデューティ比に対するデューティ比制御信号を駆動回路３６に出力する。

従って、ＥＣＵ３０は、運転者が四輪駆動モードを選択した場合には、ＲＯＭ３２に格納されている基本制御プログラムおよびＡＢＳ制御プログラムを、車両の状況に応じて実行して車両の走行安定性を図る。当該ＥＣＵ３０が実行する基本制御プログラムおよびＡＢＳ制御プログラムは、本出願人の出願に係る冒頭に示す特許文献１にて提案している駆動力配分制御装置が実行する基本制御プログラムおよびＡＢＳ制御プログラムに相当するものである。

このため、ＥＣＵ３０が当該基本制御プログラムおよび当該ＡＢＳ制御プログラムを実行するための詳細なフローチャートについては省略するが、本発明で規定する制御を説明する必要上、そのフローチャートを極めて簡略したものを図５に示す。

しかして、本発明に係る駆動力配分制御装置であるＥＣＵ３０を搭載する車両には、四輪駆動モードの選択時に、運転者がＥＣＵ３０の制御機能（トラクションコントロール）を無効にして、運転者の思いとおりの運転を楽しむことを配慮した手段が施されている。当該手段は、ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４に接続されているＴＣＵ切替えスイッチ３７である。ＥＣＵ３０は、ＴＣＵ切替えスイッチ３７をＯＮすることにより作動し、ＴＣＵ切替えスイッチ３７をＯＦＦすることにより非作動（無効）となる。また、ＥＣＵ３０には、当該制御機能が無効にされている場合に発生する車両の異常状態に対処すべき手段が施されている。

ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４には、駆動系の温度を検出する温度センサ３５ｈが接続されている。温度センサ３５ｈは、車両の駆動系のリヤディファレンシャル２０ａの温度を検出し、その検出信号をＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、温度センサ３５ｈから出力される検出信号とＲＯＭ３２に格納されている過熱温度の判定基準となる温度データに基づいて、リヤディファレンシャル２０ａの過熱状態である否かを確認し、過熱状態にある場合には、ＥＣＵ３０の制御機能（トラクションコントロール）を有効に復帰させる。

また、ＥＣＵ３０を構成する入出力回路３４には、すでに詳述しているように、スロットル開度センサ３５ｂおよび各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆが接続されている。スロットル開度センサ３５ｂは、スロットルバルブのスロットル開度を検出し、その検出信号をＣＰＵ３１に出力するとともに、各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆは、各車輪速を検出して、その検出信号をＣＰＵ３１に出力する。

ＣＰＵ３１は、各車輪速センサ３５ｃ〜３５ｆから出力される検出信号に基づき車速を算出し、算出された車速とＲＯＭ３２に格納されているスロットル開度−車速のパラメータに基づき、スロットル開度センサ３５ｂが検出したスロットル開度が異常であるか否かを確認し、異常（スロットル開度センサ３５ｂの異常）である場合には、ＥＣＵ３０の制御機能（トラクションコントロール）を有効に復帰させる。

これにより、ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ３２に格納されている基本制御プログラムおよびＡＢＳ制御プログラムを再度実行し、車両の異常状態の発生に対処することができる。この場合の駆動力伝達装置２０の駆動を制御する制御プログラムは、図６に示すフローチャートに基づいて実行される。

当該制御プログラムの実行では、ＥＣＵ３０は、先ずステップ１０１にて、ＴＣＳ切替えスイッチ３７がオフ（ＯＦＦ）状態か否かを判定する。ＥＣＵ３０は、ＴＣＳ切替えスイッチ３７ａオン（ＯＮ）状態であると判定した場合には当該制御プログラムの実行を停止し、ＴＣＳ切替えスイッチ３７がオフ（ＯＦＦ）状態であると判定した場合には制御プログラムをステップ１０２に進め、ステップ１０２では、駆動系の過熱状態を判定する。

ＥＣＵ３０は、ステップ１０２にて、駆動系が過熱状態にあるものと判定した場合には、ステップ１０３にて、（通常制御の指令トルク）Ｔ−（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが設定されている所定値であるか否かを判定する。ＥＣＵ３０は、ステップ１０３にて、（通常制御の指令トルク）Ｔ−（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが所定値未満であると判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、（通常制御の指令トルク）Ｔ−（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが所定値以上であると判定した場合には、ステップ１０４にて制動力制御を指令して、トルク低減モードへ移行させる。

一方、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２にて、駆動系が過熱状態にはないものと判定した場合には、ステップ１０５にて、スロットル開度センサ３５ｂが異常状態にあるか否かを判定する。ＥＣＵ３０は、ステップ１０５にて、スロットル開度センサ３５ｂが異常状態にはないものと判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、スロットル開度センサ３５ｂが異常状態にあるものと判定した場合には、制御プログラムをステップ１０６に進める。

ＥＣＵ３０は、ステップ１０６では、（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが所定値以下であるか否かを判定し、（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが所定値を超えていると判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、（トルク低減モードの指令トルク）Ｔｌｉｍが所定値以下と判定した場合には、制御プログラムをステップ１０４に進めて、制動力制御を指令してトルク低減モードへ移行させる。

本発明の一実施形態に係る駆動力配分制御装置を搭載する四輪駆動車の概略構成図である。 当該駆動力配分制御装置が構成する駆動力伝達制御回路図である。 当該駆動力配分制御装置が格納する第１のマップデータ図である。 当該駆動力配分制御装置が格納する第２のマップデータ図である。 当該駆動力配分制御装置の第１の制御手段が有する制御プログラムを実行するための極簡略したフローチャートである。 当該駆動力配分制御装置の第２の制御手段が有する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。

符号の説明

１０…前輪側の駆動力伝達装置、１１…トランスアクスル、１２…エンジン、１３ａ…アクスルシャフト、１３ｂ…前輪、１４…プロペラシャフト、２０…後輪側の駆動力伝達装置、２０ａ…リヤディファレンシャル、２１ａ…アクスルシャフト、２１ｂ…後輪、２２…ドライブピニオンシャフト、２３…電磁コイル、３０…駆動力配分制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…入出力回路、３５ａ…モード選択スイッチ、３５ｂ…スロットルセンサ、３５ｃ〜３５ｆ…車輪速センサ、３５ｇ…ブレーキ作動検出センサ、３５ｈ…温度センサ、３６…駆動回路、３７…ＴＣＳ切替えスイッチ。

Claims (2)

1. 前輪側および後輪側へ駆動力を配分する駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置であり、当該駆動力配分制御装置は、当該車両に搭載されている車輪速検出手段およびスロットル開度検出手段から出力される検出信号に基づき車輪の制動力を制御して車両の走行安定性を高める第１の制御手段と、前記第１の制御手段が運転者により無効状態に切替えられている場合に駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、当該車両に搭載されている異常検出手段から出力される検出信号に基づき前記第１の制御手段を有効に機能させる第２の制御手段を備えることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置。
2. 請求項１に記載の前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置において、前記異常状態は、駆動力伝達系の過熱状態またはスロットル開度検出手段の異常状態であることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置。
   

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