JP2010089744A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面状態に応じた走行モードの切替中におけるドライバビリティの悪化を防止し、かつ、従来の車両に低コストで追加可能な、動力分配機構と連携した電子制御を行う車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵのＣＰＵは、走行モードの入力があった場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、入力された走行モードに応じて動力分配機構の切替を指示し（ステップＳ１４）、動力制御機構については、記憶した走行モードに応じて制御を行う（ステップＳ１５）。動力分配機構の切替が完了したと判定した場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、入力された走行モードに応じて、動力制御機構の特性を切り替えるが、動力分配機構の切替を指示してから、切替が完了しないまま一定の時間が経過したと判定した場合には（ステップＳ１８でＹｅｓ）、動力制御機構の特性を、記憶した走行モード（ステップＳ１２）に対応する特性に維持する（ステップＳ１９）。
【選択図】図４

Description

本発明は、動力分配機構と連携した電子制御を行う車両の制御装置に関する。

一般に、車両が悪路（以下、「オフロード」という）を走行する場合には、舗装路（以下、「オンロード」という）を走行する場合よりも、路面の変化が大きいため、車両の走行状態の変動が大きい。

例えば、オフロードのうち、摩擦係数の小さい積雪路面を走行する場合には、オンロードと同様のスロットル特性によってトルクを発生させていたのでは、適切なトルクを得ることができずに、スリップ等が発生して所望の走破性を得ることができない。

また、四輪駆動車によって起伏の激しい山道を走行する場合において、例えば左後輪が接地せず、他の３つの駆動輪が接地している場合には、左後輪の回転抵抗が急激に減少するために、車両に設けられた差動装置としてのディファレンシャル機構の作用によって、接地していない左後輪にエンジンの動力が集中的に伝達されて、左後輪の回転数が著しく増大するとともに、接地している他の３つの駆動輪に動力が伝達され難くなってしまう。

このように、回転数が著しく増大した左後輪が再び接地した場合には、左後輪の動力が右後輪および前輪の動力よりも大きいために、車両の進行方向が右方向へずれてしまう。このような現象が左右の車輪に交互に連続して発生すると、フィッシュテール（尻降り）が発生してしまい、所望の走破性を得ることができない。

したがって、上述したように、車両がオフロードを走行する場合には、オンロードを走行する場合よりも、路面の変化に伴う車両の走行状態の変動が大きいため、オンロードを走る場合とは異なる車両の制御を行う必要がある。

そこで、種々のオフロード走行時において、良好な走破性を維持する車両の制御装置が提案されている。このような車両の制御装置では、各車輪のスリップ率を車輪の回転速度と車両の走行速度との差によって定義し、車輪のスリップ率が所定値以上であればその車輪に対して制動力を与える。したがって、地面に接地しておらずスリップ率が高い車輪にブレーキをかけて空転を抑制するので、ディファレンシャル機構の作用によって、地面に接地している車輪に対して良好に動力を伝達し、オフロードの走破性を向上させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、電子制御スロットルや自動変速機といった動力制御機構については、路面に応じて走行モードを変更させることができる技術が提案されている。例えば、車両が積雪路面を走行する場合には、アクセルペダルの開度に対する電子制御スロットルの開度の変化率を、オンロードを走行する場合よりも小さくする技術がある。

このように、従来の四輪駆動車においては、スロットル弁の開度の調整、および変速機における変速段の切替といった動力制御機構の切替については、ＥＣＵによって制御されるものがあった。このような四輪駆動車において、さらに、ディファレンシャル機構のロック／フリーの切替、および動力分配装置としてのトランスファの高速段／低速段の切替といった動力分配機構の切替は、運転者の手動操作によって機械的に行われるものがあった。

ところが、オフロードの走破性を向上させるためには、動力分配機構および動力制御機構を、路面状態に応じて一体的に制御する必要がある。各機構が別々に制御されていたのでは、所望の走破性を得ることができず、運転者に違和感を与えてしまう。

そこで、動力分配機構および動力制御機構を、路面状態に応じて一体的に制御するためには、動力分配機構および動力制御機構を、ＥＣＵが総括して制御する方法が考えられる。
特開２００４−９０８８６号公報

しかしながら、従来の四輪駆動車において、動力分配機構および動力制御機構をＥＣＵによって制御しようとすると、機械的に行われていたディファレンシャル機構およびトランスファの切替を、ＥＣＵによって行えるようにするために、大幅な設計変更が必要となり、追加のコストが増大するという問題があった。

また、大幅な設計変更をすることなく、低コストで従来の四輪駆動車に追加するためには、運転者によって入力された走行モードに応じて、動力制御機構の切替はＥＣＵが行うとともに、動力分配機構の切替については、運転者に指示して機械的に切り替えさせることによって走行モードの切替を行う車両の制御装置が望ましい。しかし、動力分配機構の切替が完了する前に、切替先の走行モードに応じて動力制御機構の切替を行ってしまうと、一定時間内に動力分配機構の切替が完了しなかったことによって元の走行モードに戻る場合には、動力制御機構を再度元の状態に切り替えることとなってしまい、不要な制御切替が発生し、ドライバビリティが悪化するという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、路面状態に応じた走行モードの切替中における不要な制御切替に伴うドライバビリティの悪化を防止し、かつ、従来の車両と比較してコストを増大させることなく、動力分配機構と連携した電子制御を行う車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）エンジンからの動力伝達状態および動力発生状態を制御する動力制御機構と、エンジンからの動力の分配を切り替えるとともに各駆動輪の差動を許容するか否かを切り替える動力分配機構と、複数の制御モードを有し、いずれか１つの制御モードを選択して、選択した制御モードに従って前記動力制御機構を制御する第１の制御部と、複数の作動モードを有し、いずれか１つの作動モードを切替操作の入力に応じて選択し、選択した作動モードに応じて前記動力分配機構を制御する第２の制御部と、前記作動モードの切替操作を入力する作動モード切替操作手段と、を備えた車両の制御装置において、前記作動モードおよび前記制御モードから構成される車両の走行モードを入力させる走行モード入力手段と、前記作動モードを、前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作を行うよう切替指示を出力する作動モード切替指示手段と、前記動力分配機構を前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作が、前記作動モード切替操作手段によって入力されたか否かを判定する作動モード切替操作判定手段と、を備え、前記第１の制御部は、前記入力された車両の走行モードに応じた制御モードを選択し、さらに、前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が、前記作動モード切替操作手段により入力されたと前記作動モード切替操作判定手段によって判定され、前記第２の制御部による前記動力分配機構の作動モードの切替が完了したとき、前記入力された車両の走行モードに応じた制御モードに切り替え、前記作動モードの切替操作が入力されたと前記作動モード切替操作判定手段によって判定されるまでは、前記車両の走行モードの入力時の制御モードを維持するよう構成する。

この構成により、動力分配機構の切替操作が作動モード切替操作手段により入力されるまで、車両の走行モード入力時の制御モードを維持するので、不要な制御切替を防止することによってドライバビリティの悪化を防止することができる。また、動力分配機構を運転者に切り替えさせることにより、動力分配機構を電子制御により切り替えるようにするための大幅な設計変更を行う必要がなく、生産コストの増大を抑制することができるとともに、従来の四輪駆動車に低コストで追加可能となっている。

また、上記（１）に記載の車両の制御装置において、（２）前記第１の制御部は、前記作動モード切替指示手段により前記切替指示が出力されてから、予め定められた時間内に、前記作動モード切替操作手段により前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が入力されなかったと前記作動モード切替操作判定手段によって判定された場合には、前記入力された車両の走行モードを無効とするよう構成する。

この構成により、走行モード入力手段により入力された走行モードに従った作動モードの切替操作が、予め定められた時間内に行われなかった場合には、入力された走行モードを無効とするので、運転者の意図しない不要な制御切替を防止することによりドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、上記（１）または（２）に記載の車両の制御装置において、（３）前記動力制御機構は、エンジンからの複数の動力伝達経路のうちのいずれかを選択して入力されたエンジンの出力軸の回転速度を減速または増速して駆動輪に伝達する自動変速機と、エンジンに供給される空気の流量を変更するスロットルと、を有するよう構成する。

この構成により、動力分配機構の切替操作が作動モード切替操作手段により入力されるまで、自動変速機および電子制御スロットルを、車両の走行モード入力時の制御モードに応じて制御するので、不要な制御切替を防止することによってドライバビリティの悪化を防止することができる。また、動力分配機構を運転者に切り替えさせることにより、動力分配機構を電子制御により切り替えるようにするための大幅な設計変更を行う必要がなく、生産コストの増大を抑制することができるとともに、従来の四輪駆動車に低コストで追加可能となっている。

さらに、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の車両の制御装置において、（４）前記動力分配機構は、エンジンにおいて発生した動力を前輪と後輪とに差動可能に分配するとともに、入力されたエンジンの出力軸の回転速度を減速または増速して駆動輪に伝達するトランスファと、前記動力を左右の駆動輪に差動可能に分配するディファレンシャル機構と、を有するよう構成する。

この構成により、トランスファおよびディファレンシャル機構の切替操作が作動モード切替操作手段により入力されるまで、自動変速機および電子制御スロットルを車両の走行モード入力時の制御モードに応じて制御するので、不要な制御切替を防止することによってドライバビリティの悪化を防止することができる。また、トランスファおよびディファレンシャル機構を運転者に切り替えさせることにより、トランスファおよびディファレンシャル機構を電子制御により切り替えるようにするための大幅な設計変更を行う必要がなく、生産コストの増大を抑制することができるとともに、従来の四輪駆動車に低コストで追加可能となっている。

本発明によれば、ドライバビリティの悪化を防止するとともに、従来の車両と比較してコストを増大させることなく、動力分配機構と連携した電子制御を行う車両の制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載した車両の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載した車両の概略ブロック構成図である。

図１に示す車両１０は、四輪駆動車（４ＷＤ：4 Wheel Drive）である。なお、本発明に係る車両の制御装置は、四輪駆動車以外の車両に搭載してもよい。

図１に示すように、本実施の形態に係る車両１０は、動力源としてのエンジン１１と、エンジン１１において発生した動力を伝達する出力軸としてのクランクシャフト１５と、エンジン１１において発生した動力を伝達するとともに車両１０の走行状態に応じた変速段を選択する自動変速機（Ａ／Ｔ：Automatic Transmission、以下、「Ａ／Ｔ」という）２０と、Ａ／Ｔ２０を油圧により制御するための油圧供給制御装置３０と、Ａ／Ｔ２０によって伝達された動力を前輪側および後輪側に分配するトランスファ４０と、トランスファ４０によって分配された動力を前輪側に伝達するフロントプロペラシャフト４３および後輪側に伝達するリヤプロペラシャフト４５と、フロントプロペラシャフト４３によって伝達された動力を伝達するフロントディファレンシャル機構５０と、リヤプロペラシャフト４５によって伝達された動力を伝達するリヤディファレンシャル機構５５と、フロントディファレンシャル機構５０によって伝達された動力を伝達する駆動軸としてのフロントドライブシャフト４７Ｌ、４７Ｒと、リヤディファレンシャル機構５５によって伝達された動力を伝達する駆動軸としてのリヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒと、フロントドライブシャフト４７Ｌ、４７Ｒによって伝達された動力によって回転することにより車両１０を駆動させる駆動輪としての前輪５７Ｌ、５７Ｒと、リヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒによって伝達された動力によって回転することにより車両１０を駆動させる駆動輪としての後輪５９Ｌ、５９Ｒと、を備えている。

ここで、車両１０は、車両１０全体の制御を統括する車両用電子制御装置としてのＥＣＵ１００を備えている。また、車両１０は、図示しない各種センサを備えている。各種センサは、検出した検出信号を、ＥＣＵ１００に入力するようになっている。

さらに、車両１０は、エンジン１１に燃焼用の空気を供給する吸気系統に、この空気の流量を調整するための図示しないスロットル弁を備えている。スロットル弁は、アクセルペダルの開度に応じて、ＥＣＵ１００によって所定の開度に制御されるものである。

エンジン１１は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料と空気との混合気を、シリンダ（図示せず）の燃焼室内で燃焼させることによって動力を出力する公知の内燃機関によって構成されている。エンジン１１は、燃焼室内で混合気の燃焼を断続的に繰り返すことによりシリンダ内のピストンを往復動させ、ピストンと動力伝達可能に連結されたクランクシャフト１５を回転させることにより、Ａ／Ｔ２０に動力を伝達するようになっている。なお、エンジン１１に用いられる燃料は、エタノール等のアルコールを含むアルコール燃料であってもよい。

Ａ／Ｔ２０は、図示しない複数の遊星歯車装置を備えている。これらの遊星歯車装置は、油圧アクチュエータによって係合制御される複数の摩擦要素としてのクラッチおよびブレーキを有している。

また、これらのクラッチおよびブレーキは、油圧供給制御装置３０が有するトランスミッションソレノイドおよびリニアソレノイドの励磁、非励磁や、マニュアルバルブによって切り替えられる油圧回路の状態に応じて、係合状態および解放状態のいずれか一方の状態をとるようになっている。したがって、Ａ／Ｔ２０は、これらのクラッチおよびブレーキの係合状態および解放状態の組み合わせに応じた変速段をとるようになっている。

このような構成により、Ａ／Ｔ２０は、エンジン１１の動力として入力されるクランクシャフト１５の回転を所定の変速比γで減速あるいは増速してトランスファ４０に伝達する有段式の変速機であり、走行状態に応じた変速段を構成し、各変速段に応じた速度変換を行うようになっている。なお、Ａ／Ｔ２０は、変速比を連続的に変化させる無段変速機によって構成されるものであってもよい。

油圧供給制御装置３０は、複数のトランスミッションソレノイドＳ、リニアソレノイドＳＬＴ、リニアソレノイドＳＬＵを有し、ＥＣＵ１００によって制御され、油圧によりＡ／Ｔ２０を制御するようになっている。複数のトランスミッションソレノイドＳは、Ａ／Ｔ２０が各変速段を互いに切り替える場合に作動するようになっている。リニアソレノイドＳＬＴは、ライン圧制御および図示しないアキュムレータの背圧制御を行うようになっている。

また、複数のトランスミッションソレノイドＳおよびリニアソレノイドＳＬＴ、リニアソレノイドＳＬＵの作動状態に応じて、ライン圧を元圧とする油圧によりＡ／Ｔ２０の複数の摩擦要素が選択的に係合あるいは解放されるようになっている。油圧供給制御装置３０は、これらの摩擦要素の係合および解放の組み合わせによって、Ａ／Ｔ２０に所望の変速段を構成させるようになっている。

トランスファ４０は副変速機とも呼ばれ、Ａ／Ｔ２０によって伝達された動力をフロントプロペラシャフト４３と、リヤプロペラシャフト４５とに分配して伝達することができるものである。例えば車両１０が、通常走行時は後輪５９Ｌ、５９Ｒを駆動輪として走行する後輪駆動ベースの４ＷＤであるとすると、トランスファ４０は、通常走行時においては、Ａ／Ｔ２０によって伝達された動力をリヤプロペラシャフト４５のみに伝達し、四輪駆動で走行する場合には、Ａ／Ｔ２０によって伝達された動力をフロントプロペラシャフト４３と、リヤプロペラシャフト４５とに分配して伝達するようになっている。

また、トランスファ４０は、後輪駆動と四輪駆動とを切り替えるための公知の切替機構を有するとともに、動力として入力された図示しない入力軸の回転を、所定の減速比でフロントプロペラシャフト４３およびリヤプロペラシャフト４５に伝達する公知の減速機構と、前輪５７Ｌ、５７Ｒの回転数と後輪５９Ｌ、５９Ｒの回転数との差を許容するセンターディファレンシャル機構とを有している。なお、センターディファレンシャル機構は、前輪５７Ｌ、５７Ｒの回転数と後輪５９Ｌ、５９Ｒの回転数との差を許容しない状態（センターデフロック状態）をとることができるものであってもよい。

リヤディファレンシャル機構５５は、複数の歯車を備えており、リヤプロペラシャフト４５の回転により伝達されたエンジン１１の動力を、リヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒを回転させることによって後輪５９Ｌ、５９Ｒに伝達するようになっている。また、リヤディファレンシャル機構５５は、カーブ等を走行する場合に、これら複数の歯車が互いに噛合することにより、後輪５９Ｌと後輪５９Ｒとの回転数の差を許容するようになっている。さらに、リヤディファレンシャル機構５５は、上記回転数の差を許容しない状態（リヤデフロック状態）をとることができる。

なお、フロントディファレンシャル機構５０は、リヤディファレンシャル機構５５と略同一の構成を有しているため、説明を省略する。

前輪５７Ｌ、５７Ｒおよび後輪５９Ｌ、５９Ｒは、それぞれフロントドライブシャフト４７Ｌ、４７Ｒおよびリヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒによって伝達された動力により回転し、路面との摩擦作用によって、車両１０を駆動させるようになっている。

ＥＣＵ１００は、中央処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)および入出力インターフェース回路（何れも図示しない）を有している。

さらに、車両１０は、図示しない車室内に、操作パネル５１を備えている。操作パネル５１は、ＥＣＵ１００と連結されており、例えば運転者が、操作パネル５１に設けられたスイッチ等により走行モードを入力すると、走行モードの入力を表す信号をＥＣＵ１００の入力インターフェースに入力するようになっている。

次に、トランスファ４０の構成について、図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態に係るトランスファの構成を示す概要図である。

まず、トランスファ４０の概略を説明する。トランスファ４０は、図２に示すように、エンジン１１からＡ／Ｔ２０を介して伝達される動力をフロントプロペラシャフト４３、およびリヤプロペラシャフト４５に伝達するよう、Ａ／Ｔ２０の後段側に直列的に配置されている。

また、トランスファ４０は、高速段（Ｈｉ）と低速段（Ｌｏ）とに切り替え可能であって、その切り替えのために操作部に同期機構７０が設けられた副変速機６０と、プラネタリギヤタイプの差動制限機能付のディファレンシャルギヤ装置からなるセンターディファレンシャル機構８０とを備えている。

副変速機６０は、Ａ／Ｔ２０の図示しない出力軸とスプライン嵌合する筒状のインプットシャフト６１に一体的に形成された外歯車からなるサンギヤ６２と、サンギヤ６２の外周に配された複数のピニオンギヤ６３と、これら複数のピニオンギヤ６３が噛合するようにトランスファケース４１の内部に固定されたリングギヤ６５とを有するプラネタリギヤ方式の変速機であり、インプットシャフト６１が複数回転、例えば２．６回転すると、キャリア６４が１回転するという減速出力を、キャリア６４に固着された筒状体６７から取り出すことができるものである。筒状体６７は、その先端部内周側にスプライン歯６７ａを有している。

また、インプットシャフト６１の内端部には、Ｈｉ用の歯付ホイール６６が固定されている。歯付ホイール６６は、インプットシャフト６１によって入力された回転を等速で（変速比１：１）で出力するようになっている。なお、副変速機６０の各ギヤは例えばヘリカルギヤ（はすば歯車）から構成されている。

同期機構７０は、いわゆるレバーシンクロ方式の機構であり、歯付ホイール６６の内側面側に一体に装着されたテーパリング７１と、テーパリング７１に近接して配置されたシンクロナイザリング７２と、インプットシャフト６１と同軸配置されたシンクロスリーブとしての切替スリーブ７３と、外周部で切替スリーブ７３の内周軸央部に形成された環状溝（符号なし）に遊嵌されるとともに内周部で板ばね等により弾性支持されたシンクロレバー７４と、切替スリーブ７３と嵌合して切替スリーブ７３を軸方向に変位させる高低切替用のシフトフォーク７６と、シフトフォーク７６を支持するとともにトランスファケース４１に軸方向摺動可能に支持された操作用シャフト７７とを有している。切替スリーブ７３は、その内周部に軸方向に所定間隔を隔てた２組のスプライン歯７３ａを有し、２組のスプライン歯７３ａの間に上記環状溝を有している。

また、切替スリーブ７３の外端部の外周には、筒状体６７のスプライン歯６７ａに嵌合可能なスプライン歯７３ｔが設けられており、切替スリーブ７３が歯付ホイール６６のスプライン歯６６ａから離脱して、図中右方向へ移動するとき、切替スリーブ７３がスプライン歯７３ｔおよびスプライン歯６７ａによって筒状体６７に回転方向一体にスプライン嵌合されるようになっている。

センターディファレンシャル機構８０は、インプットシャフト６１と同一軸線上に配置されたアウトプットシャフト９４に回転自在に支持されるとともに、外周部で切替スリーブ７３の内周部にスプライン嵌合しているハウジング８１と、ハウジング８１の一端側内周部にスプライン嵌合されるとともに抜け止めされ、アウトプットシャフト９４に軸受けを介して回転自在に支持された蓋状のピニオンキャリア８２と、ピニオンキャリア８２に回転自在に支持されてアウトプットシャフト９４の周りに等角度間隔に配置された例えばヘリカルギヤからなる複数のピニオンギヤ８３と、フロントドライブ用のチェーンスプロケット８４に一体結合され、アウトプットシャフト９４に回転自在に支持されたフロント側の出力部材８５と、フロント側の出力部材８５にスプライン嵌合するとともにピニオンギヤ８３と噛合する外歯を有するサンギヤ８６と、複数のピニオンギヤ８３と噛合する内歯および複数のピニオンギヤ８３の一端部に対向する環状板部８７ａを有するリングギヤ８７と、リングギヤ８７の環状板部８７ａとスプライン嵌合するとともにアウトプットシャフト９４にスプライン嵌合した内筒部材８８と、リングギヤ８７の環状板部８７ａとハウジング８１との間およびリングギヤ８７の環状板部８７ａと複数のピニオンギヤ８３との間にそれぞれ設けられたシム８９ａ、８９ｂとを有している。

なお、チェーンスプロケット８４は、チェーン９２によって、ドリブン側のチェーンスプロケット９１と連結されており、このチェーンスプロケット９１を介して、フロントプロペラシャフト４３を回転させるようになっている。また、アウトプットシャフト９４は、リヤプロペラシャフト４５と連結されている。なお、切替スリーブ７３が、図中右方向に移動したとき、切替スリーブ７３が内周部でハウジング８１のスプライン歯８１ａに嵌合して、切替スリーブ７３およびハウジング８１が回転方向一体にスプライン嵌合されるようになっている。

センターディファレンシャル機構８０においては、ハウジング８１からピニオンキャリア８２を介してピニオンギヤ８３の公転運動が入力されると、サンギヤ８６からフロント側の出力部材８５へ回転運動が伝達されるとともに、リングギヤ８７から内筒部材８８を介してアウトプットシャフト９４へと回転が伝達され、サンギヤ８６と一定回転するフロントドライブ用のチェーンスプロケット８４と、リングギヤ８７と一体回転するアウトプットシャフト９４との差動が許容される。

また、センターディファレンシャル機構８０は、ヘリカルギヤからなるピニオンギヤ８３に作用するスラスト方向の力を利用してリングギヤ８７の環状板部８７ａをハウジング８１の内壁側に押圧することで、上記差動を所定範囲内に制限できるようになっている。

ハウジング８１の一端側外周部には、スプライン歯８１ｂが形成されており、そこにデフロック切替用のスリーブ９３が装着されている。スリーブ９３は、チェーンスプロケット８４およびフロント側の出力部材８５に固着された歯付ホイール９６にスプライン嵌合したとき、センターディファレンシャル機構８０のハウジング８１とチェーンスプロケット８４とを回転方向に一体に結合して、チェーンスプロケット８４と、リングギヤ８７とアウトプットシャフト９４との差動を禁止することができる。この差動が禁止された状態をセンターデフロック状態という。

上述したように、センターデフロック状態においては、フロントプロペラシャフト４３への動力伝達手段であるチェーンスプロケット８４と、リヤプロペラシャフト４５への動力伝達手段であるアウトプットシャフト９４との差動が禁止されるので、前輪５７Ｌ、５７Ｒと、後輪５９Ｌ、５９Ｒとの差動が禁止されることとなり、リジッドな四輪駆動状態が実現される。そのため、前輪５７Ｌ、５７Ｒまたは後輪５９Ｌ、５９Ｒが断続的に浮いてしまうような起伏の激しいオフロードを走行する場合においても、浮いた車輪以外の車輪に対しても好適に動力が伝達されるので、走破性を向上させることができる。

ここで、操作用シャフト７７は、軸方向に２つに分割されるか、または２本のシャフトから構成されており、一方のシャフトはシフトフォーク７６を支持し、他方のシャフトはシフトフォーク９７を支持するようになっている。

アウトプットシャフト９４には、リヤプロペラシャフト４５への取付ブラケット１１４が固定されている。また、ドリブン側のチェーンスプロケット９１には、フロントプロペラシャフト４３への取付ブラケット１１５がそれぞれ固定されている。

さらに、軸受１０２、１０３および１０４は、玉軸受により構成され、軸受１０５、１０６、１０７、１０８および１０９は、ころ軸受やニードル軸受により構成されている。

また、トランスファ４０には、車室側に装備されたＨｉ−Ｌｏ切替レバー１１０と、センターデフロック切替レバー１１１とが、図示しない機械的構造によって、それぞれ接続されている。

トランスファ４０は、運転者によるＨｉ−Ｌｏ切替レバー１１０の操作に応じて、高速段と低速段とを切り替えるようになっている。具体的には、トランスファ４０は、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０がＨｉ側に操作された場合には、シフトフォーク７６を支持する操作用シャフト７７およびシフトフォーク７６を図中左方向へ移動させる。これにより、シフトフォーク７６が切替スリーブ７３を図中左方向へ移動させることとなり、切替スリーブ７３のスプライン歯７３ａと、歯付ホイール６６のスプライン歯６６ａとが回転方向一体にスプライン嵌合されると、インプットシャフト６１の回転が、等速（変速比１：１）で切替スリーブ７３に伝達され、切替スリーブ７３を介して、インプットシャフト６１の回転が、等速でセンターディファレンシャル機構８０に伝達される。これにより、高速側の変速段（Ｈｉ）を得る。なお、歯付ホイール６６のスプライン歯６６ａと切替スリーブ７３のスプライン歯７３ａとが完全にスプライン嵌合するまでは、切替スリーブ７３の移動に伴ってシンクロレバー７４がシンクロナイザリング７２に押圧されることにより、切替スリーブ７３の回転数が歯付ホイール６６の回転数に近づくように、同期させられる。

一方、トランスファ４０は、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０がＬｏ側に切り替えられた場合には、シフトフォーク７６を支持する操作用シャフト７７およびシフトフォーク７６を図中右方向へ移動させる。これにより、シフトフォーク７６が切替スリーブ７３を図中右方向へ移動させることとなり、筒状体６７のスプライン歯６７ａと切替スリーブ７３のスプライン歯７３ｔとが回転方向一体に嵌合され、さらに切替スリーブ７３のスプライン歯７３ａと、ハウジング８１のスプライン歯８１ａとが回転方向一体に嵌合されることによって、副変速機６０によって減速されたインプットシャフト６１の回転が、切替スリーブ７３を筒状体６７および切替スリーブ７３を介してセンターディファレンシャル機構８０に伝達されることとなり、Ｌｏを得る。

また、トランスファ４０は、センターデフロック切替レバー１１１が、センターデフロック状態に対応する位置に切り替えられた場合には、シフトフォーク９７を支持する操作用シャフト７７およびシフトフォーク９７を図中右方向へ移動させる。これにより、デフロック切替用のスリーブ９３を歯付ホイール９６にスプライン嵌合させ、センターディファレンシャル機構８０のハウジング８１とチェーンスプロケット８４とを回転方向に一体に嵌合させることによって、上述したセンターデフロック状態を実現する。

さらに、トランスファ４０は、センターデフロック切替レバー１１１が、センターデフロック状態を解除する状態（センターデフフリー状態）に対応する位置に切り替えられた場合には、シフトフォーク９７を支持する操作用シャフト７７およびシフトフォーク９７を図中左方向へ移動させる。これにより、デフロック切替用のスリーブ９３と歯付ホイール９６とのスプライン嵌合を解除することによって、センターデフロックフリー状態を得る。

ここで、トランスファ４０には、Ｈｉ−Ｌｏ切替センサ１１２と、センターデフロック切替センサ１１３とを備えている。Ｈｉ−Ｌｏ切替センサ１１２は、シフトフォーク７６の位置を検出して、シフトフォーク７６の位置を表す検出信号をＥＣＵ１００の入力インターフェースに入力するようになっている。また、センターデフロック切替センサ１１３は、シフトフォーク９７の位置を検出して、シフトフォーク９７の位置を表す検出信号をＥＣＵ１００の入力インターフェースに入力するようになっている。

したがって、ＥＣＵ１００は、Ｈｉ−Ｌｏ切替センサ１１２によって入力された検出信号が表すシフトフォーク７６の位置に基づいて、トランスファ４０における変速段が、Ｈｉ（高速段）かＬｏ（低速段）かを判定するようになっている。さらに、ＥＣＵ１００は、センターデフロック切替センサ１１３によって入力された検出信号が表すシフトフォーク９７の位置に基づいて、トランスファ４０がセンターデフロック状態であるかセンターデフロックフリー状態であるかを判定するようになっている。

次に、リヤディファレンシャル機構５５の構成について、図面を参照して説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係るリヤディファレンシャル機構の構成を示す概要図である。

図３に示すように、リヤディファレンシャル機構５５は、ハウジング１２０と、リヤドライブピニオンギヤ４６と噛合するリヤリングギヤ１２２と、リヤディファレンシャルケース１２５と、リヤピニオンシャフト１２６と、リヤピニオンシャフト１２６に回転自在に装着されたリヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂと、リヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒにそれぞれスプライン嵌合するとともにリヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂと噛合するリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂと、リヤディファレンシャル機構５５における差動を禁止するリヤデフロック機構１４０とを備えている。

図３に示すように、リヤディファレンシャル機構５５は、ハウジング１２０に収納されている。また、ハウジング１２０内には、トランスファ４０から伝達されたエンジンの動力をリヤディファレンシャル機構５５に伝達するためのリヤプロペラシャフト４５が、複数のテーパローラベアリング１２１によってハウジング１２０に回転可能に支持されている。

さらに、リヤプロペラシャフト４５のリヤディファレンシャル機構５５側の軸端部には、リヤドライブピニオンギヤ４６が一体的に設けられている。リヤドライブピニオンギヤ４６は、例えば、カーブを描いた歯が刻まれたスパイラルベベルギヤ（傘歯歯車）によって構成されている。また、リヤドライブピニオンギヤ４６は、その歯と噛合するように歯が刻まれたリヤリングギヤ１２２と、互いの回転軸が軸間距離を隔てて直交するように噛合している。なお、リヤドライブピニオンギヤ４６およびリヤリングギヤ１２２は、リヤプロペラシャフト４５の回転を減速してリヤディファレンシャル機構５５に伝達する最終減速装置としてのファイナルギヤを構成している。

リヤリングギヤ１２２は、複数の固定用ボルト１２３によってリヤディファレンシャルケース１２５に固定されている。したがって、リヤリングギヤ１２２は、保修や交換等の際には、固定用ボルト１２３を抜くことによって、リヤディファレンシャルケース１２５から取り外し可能となっている。

リヤディファレンシャルケース１２５は、図３に示すように、例えば２つの環状ケース部品に分割されているが、分割されたケース部品は、複数の結合ボルト１２９によって互いに一体的に結合されている。また、リヤディファレンシャルケース１２５は、回転軸方向の外端部をそれぞれ複数のテーパローラベアリング１２４ａ、１２４ｂによってハウジング１２０に回転可能に支持されている。したがって、リヤディファレンシャルケース１２５は、リヤプロペラシャフト４５によりリヤドライブピニオンギヤ４６およびリヤリングギヤ１２２を介して伝達されたエンジン１１の動力によって回転するようになっている。

リヤディファレンシャルケース１２５の分割された各ケース部品の間には、リヤピニオンシャフト１２６が配設されている。リヤピニオンシャフト１２６は、結合ボルト１２９によって、リヤディファレンシャルケース１２５と一体的に結合されている。

リヤディファレンシャルケース１２５の内部空間におけるリヤピニオンシャフト１２６には、リヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂが、リヤピニオンシャフト１２６の周方向に回転可能に、かつ、リヤピニオンシャフト１２６と同軸上に対向して設けられている。

さらに、リヤディファレンシャルケース１２５の内部空間には、リヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒの内端部の外周面に設けられたスプライン溝とそれぞれ嵌合するリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂが、対向して収納されている。リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂは、リヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂと、互いの回転軸が軸間距離を隔てて直交するように噛合している。

また、リヤディファレンシャルケース１２５の一端を形成する環状面には、ドッグ歯１２５ａが設けられている。

リヤデフロック機構１４０は、リヤディファレンシャル機構５５において、後述するリヤデフロック状態を成立または解除するものであり、リヤデフロックアクチュエータ１４１と、リヤデフロックシフトフォーク１４２と、リヤデフロックスリーブ１４３とを備えている。

リヤデフロックアクチュエータ１４１は、車室内に設けられたリヤデフロック切替レバー５６と、図示しない機械的構造により接続されている。リヤデフロックアクチュエータ１４１は、運転者によるリヤデフロック切替レバー５６の操作に応じて、リヤデフロックシフトフォーク１４２をリヤドライブシャフト４９Ｒの軸方向に移動させることによって、リヤデフロック状態を成立または解除することができるものである。

リヤデフロックシフトフォーク１４２は、一端がリヤデフロックアクチュエータ１４１に取り付けられており、他端はリヤデフロックスリーブ１４３に設けられた溝に嵌合するようになっている。

リヤデフロックスリーブ１４３は、環状の部品であり、内周面には軸方向にスプライン状の凸部が形成されている。リヤデフロックスリーブ１４３は、これらの凸部を、リヤドライブシャフト４９Ｒの内端部の外周面に設けられたスプライン溝と嵌合させることによって、リヤドライブシャフト４９Ｒの内端部を軸方向移動自在に、かつ、リヤドライブシャフト４９Ｒと一体回転可能となるように構成されている。また、リヤデフロックスリーブ１４３には、ドッグ歯１４３ａが、リヤディファレンシャルケース１２５のドッグ歯１２５ａと対向して設けられている。

ここで、リヤディファレンシャル機構５５における、差動を許容する状態（リヤデフフリー状態）および差動を禁止する状態（リヤデフロック状態）について説明する。

まず、リヤデフフリー状態について説明する。

例えば、リヤディファレンシャル機構５５を備えた車両１０が、直線道路を走行する場合には、後輪５９Ｌ、５９Ｒの回転速度は互いに略等しい。すなわち、リヤドライブシャフト４９Ｌ、４９Ｒの回転速度が互いに略等しい。この場合には、リヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂは、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂと相対回転することなく一体的に回転（公転）する。

一方、車両１０がカーブ道路を走行する場合等には、内外輪の旋回半径の差から、内外輪の回転数に差が生じることとなる。仮に、車両１０がリヤディファレンシャル機構５５を備えておらず、一本のドライブシャフトの両端に後輪５９Ｌ、５９Ｒを備えているとすると、例えば内輪である後輪５９Ｌが空転気味にスリップするか、また、外輪である後輪５９Ｒが引きずられて、車両１０の挙動が不安定になるという問題が発生する。

しかし、リヤディファレンシャル機構５５を備えることによって、以下に説明するように、上記問題が解決される。なお、ここでは、説明を簡単にするため、車両１０が極端なカーブ道路を走行している場合を想定し、後輪５９Ｌの回転速度が零であり、後輪５９Ｒが所定の回転速度で回転しているものとする。この場合には、後輪５９Ｌと連結されたリヤドライブシャフト４９Ｌは回転しないため、リヤドライブシャフト４９Ｌとスプライン嵌合しているリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａも回転しない。

リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａが回転しないにも関らず、エンジン１１の駆動によって、リヤプロペラシャフト４５、リヤドライブピニオンギヤ４６、リヤリングギヤ１２２、リヤディファレンシャルケース１２５およびリヤピニオンシャフト１２６は回転を継続する。

したがって、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａが回転しないため、リヤピニオンシャフト１２６に回転自在に装着されたリヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂは、公転を継続するとともに、リヤディファレンシャルピニオンシャフト１２６を軸とする回転（自転）を行う。

リヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂが公転を継続しながら自転することによって、回転しないリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａとリヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂを介して対向するリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂは、回転を継続することができる。したがって、後輪５９Ｌが回転しない場合においても、後輪５９Ｒはエンジン１１の駆動力によって回転することができる。

このように、リヤディファレンシャル機構５５がリヤデフフリー状態であれば、車両１０がカーブ道路を走行する場合等において、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂの互いの相対回転（差動）を許容することができるので、車両１０の挙動を安定させることができる。

次に、リヤデフロック状態について説明する。

例えば、リヤディファレンシャル機構５５を備えた車両が、起伏の激しい山道を走行するような場合、起伏の形状によっては、後輪５９Ｌが接地し、後輪５９Ｒが地面から離れているような事態が発生し得る。

この場合には、地面から離れた後輪５９Ｒの回転抵抗は、接地している後輪５９Ｌの回転抵抗に対して著しく小さくなる。すなわち、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂの回転抵抗が、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａの回転抵抗に対して著しく小さくなる。このような場合に、リヤディファレンシャル機構５５が上述したリヤデフフリー状態であるとすると、リヤディファレンシャル機構５５は、リヤディファレンシャルピニオンギヤ１２７ａ、１２７ｂを公転させながら自転させて、回転抵抗の小さいリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂを、回転抵抗の大きいリヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａよりも優先的に回転させることとなる。

したがって、エンジン１１の駆動力は、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂを介して、地面から離れた後輪５９Ｒに優先的に伝達されるので、後輪５９Ｒの回転速度が急激に増大する一方、接地した後輪５９Ｌに伝達されるエンジン１１の駆動力は急激に減少することとなる。そのため、一度地面から離れた後輪５９Ｒが再度接地した際に、増大した駆動力が地面に伝達されるので、車両１０の進行方向が右側へずれ、車両１０の挙動が不安定になってしまう。

そこで、起伏の激しい山道を走行する場合等において、運転者がリヤデフロック切替レバー５６の切替位置を、リヤデフロック状態に対応する切替位置に切り替えると、リヤディファレンシャル機構５５は、以下のようにリヤデフロック状態を実現する。

すなわち、リヤデフロック切替レバー５６がリヤデフロック状態に対応する切替位置に切り替えられたことによって、リヤデフロックアクチュエータ１４１は、リヤデフロックシフトフォーク１４２を介して、リヤデフロックスリーブ１４３をリヤディファレンシャルケース１２５側にスライドさせて、ドッグ歯１２５ａとドッグ歯１４３ａとを噛合させる。

ドッグ歯１２５ａとドッグ歯１４３ａとが噛合することによって、リヤディファレンシャルケース１２５とリヤドライブシャフト４９Ｒとが一体的に回転するようになる。すなわち、ドッグ歯１２５ａとドッグ歯１４３ａとが噛合することによって、リヤディファレンシャルケース１２５と、リヤディファレンシャルピニオンシャフト１２６と、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂが一体的に回転するようになる。

リヤディファレンシャルケース１２５と、リヤディファレンシャルピニオンシャフト１２６と、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ｂとが一体的に回転することによって、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂが互いに相対回転（差動）することができなくなるので、リヤディファレンシャル機構５５における差動が禁止されたリヤデフロック状態が実現される。

リヤデフロック状態においては、リヤプロペラシャフト４５を介してリヤディファレンシャル機構５５に伝達されるエンジン１１の駆動力は、リヤディファレンシャルサイドギヤ１２８ａ、１２８ｂに均等に分配されるので、後輪５９Ｌ、５９Ｒにもエンジン１１の駆動力が均等に伝達されることとなる。

そのため、後輪５９Ｒが地面から離れたとしても、後輪５９Ｌ、５９Ｒにエンジン１１の駆動力が均等に伝達されるので、後輪５９Ｒが再度接地した際においても、車両１０の挙動が不安定になることはない。このように、リヤディファレンシャル機構５５は、運転者によって、リヤデフフリー状態とリヤデフロック状態とを切り替えられることによって、路面状態に応じた車両１０の走行状態を実現させることができるものである。

ここで、リヤディファレンシャル機構５５は、リヤデフロック切替センサ１４４を備えている。リヤデフロック切替センサ１４４は、リヤデフロックスリーブ１４３の位置を検出して、リヤデフロックスリーブ１４３の位置を表す検出信号をＥＣＵ１００の入力インターフェースに入力するようになっている。

したがって、ＥＣＵ１００は、リヤデフロック切替センサ１４４によって入力された検出信号が表すリヤデフロックスリーブ１４３の位置に基づいて、リヤディファレンシャル機構５５がリヤデフロック状態であるかリヤデフロックフリー状態であるかを判定するようになっている。

上述したように、センターディファレンシャル機構８０、リヤディファレンシャル機構５５およびフロントディファレンシャル機構５０が、それぞれデフロック状態をとることができる。したがって、車両１０は、これらを備えることによって、前輪５７Ｌ、５７Ｒおよび後輪５９Ｌ、５９Ｒの４つの駆動輪について、差動を許容するデフフリー状態、あるいは許容しないデフロック状態を選択的に成立させることができるため、路面状態に応じて所望の走破性を得ることができる。

以下、本実施の形態に係る車両の制御装置の特徴的な構成について説明する。

Ａ／Ｔ２０は、エンジン１１からの動力伝達状態および動力発生状態を制御するようになっている。すなわち、Ａ／Ｔ２０は、本発明における動力制御機構を構成している。

トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５は、エンジンからの動力を前後輪に伝達するか否かを切り替えるとともに各駆動輪の差動を許容するか否かを切り替えるようになっている。すなわち、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５は、本発明における動力分配機構を構成している。

ＥＣＵ１００は、複数の制御モードを有し、いずれか１つの制御モードを選択して、選択した制御モードに従ってＡ／Ｔ２０を制御するようになっている。また、ＥＣＵ１００は、入力された車両の走行モードに応じた制御モードを選択し、さらに、入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が、リヤデフロック切替レバー５６、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０、およびセンターデフロック切替レバー１１１により入力されたと判定され、操作用シャフト７７、シフトフォーク７６、シフトフォーク９７およびリヤデフロック機構１４０によるトランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５の作動モードの切替が完了したとき、入力された車両の走行モードに応じた制御モードに切り替え、作動モードの切替操作が入力されたと判定されるまでは、車両の走行モードの入力時の制御モードを維持するようになっている。

さらに、ＥＣＵ１００は、切替指示を出力してから、予め定められた時間内に、リヤデフロック切替レバー５６、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０、およびセンターデフロック切替レバー１１１により入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が入力されなかったと判定した場合には、入力された車両の走行モードを無効とするようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における第１の制御部を構成している。

操作用シャフト７７、シフトフォーク７６、シフトフォーク９７およびリヤデフロック機構１４０は、複数の作動モードを有し、いずれか１つの作動モードを切替操作の入力に応じて選択し、選択した作動モードに応じてトランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５を制御するようになっている。すなわち、操作用シャフト７７、シフトフォーク７６、シフトフォーク９７およびリヤデフロック機構１４０は、本発明における第２の制御部を構成している。

なお、本実施の形態において、第２の制御部は、機械的にトランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５を制御するようになっているが、例えば入力信号に基づいて電気的に制御するシフトバイワイヤ方式で制御するようにしてもよい。

リヤデフロック切替レバー５６、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０、およびセンターデフロック切替レバー１１１は、作動モードの切替操作を入力するようになっている。すなわち、リヤデフロック切替レバー５６、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０、およびセンターデフロック切替レバー１１１は、本発明における作動モード切替操作手段を構成している。

操作パネル５１は、作動モードおよび制御モードから構成される車両の走行モードを入力させるようになっている。すなわち、操作パネル５１は、本発明における走行モード入力手段を構成している。

ＥＣＵ１００は、作動モードを、入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作を行うよう切替指示を出力するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における作動モード切替指示手段を構成している。

さらに、ＥＣＵ１００は、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５を入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作が、リヤデフロック切替レバー５６、Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー１１０、およびセンターデフロック切替レバー１１１によって入力されたか否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における作動モード切替操作判定手段を構成している。

次に、本実施の形態に係る車両の制御装置の動作について、図面を参照して説明する。

図４は、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置における走行モード切替処理を示すフローチャートである。また、図５は、本発明の実施の形態に係る走行モードの切替状態を示す概要図である。図５（ａ）は、本発明の実施の形態に係る走行モードが通常モードから山道モードに切り替えられる場合の切替状態を表す概要図であり、図５（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る走行モードが雪道モードから山道モードに切り替えられる場合の切替状態を表す概要図である。さらに、図６は、本発明の実施の形態に係る走行モード毎のスロットル弁の開度特性を示すグラフである。

なお、図４に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行される走行モード切替処理のプログラムの実行内容を示すものである。この走行モード切替処理のプログラムは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。また、この走行モード切替処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵによって、予め定められた時間間隔（例えば、１００ｍｓｅｃ）ごとに実行される。

また、図６に示す走行モード毎のスロットル弁の開度特性は、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されたマップを図示したものである。ＥＣＵ１００のＣＰＵは、図６に示す走行モードに従って、各走行モードにおけるスロットル弁の開度を調整する。

図４に示すように、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、まず、車両１０の制御状態がオフロードガイダンスモードであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。オフロードガイダンスモードは、運転者による操作パネル５１の操作により入力される車両１０の制御モードを示す。オフロードガイダンスモードにおいては、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、運転者により入力された走行モードに応じて、フロントディファレンシャル機構５０、リヤディファレンシャル機構５５およびトランスファ４０の切替指示を運転者に出し、運転者による切替が完了するとともに、上記走行モードに応じて、図６に示すスロットル弁の開度特性およびＡ／Ｔ２０の変速特性を切り替える。

次に、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、車両１０の制御状態がオフロードガイダンスモードであると判定した場合には（ステップＳ１１でＹｅｓ）、当該時刻における車両１０の走行モードを記憶する（ステップＳ１２）。一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、車両１０の制御状態がオフロードガイダンスモードではないと判定した場合には（ステップＳ１１でＮｏ）、走行モード切替処理を実行する必要がないため、本処理を終了する。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、例えば、当該時刻における走行モードが、オンロードを走るためのノーマルモードである場合には、走行モードをノーマルモードとして記憶した後（ステップＳ１２）、走行モードの入力があったか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、操作パネル５１によって入力された走行モードの入力を表す信号を検出した場合には、走行モードの入力があったと判定する（ステップＳ１３でＹｅｓ）。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、走行モードの入力があったと判定した場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、入力された走行モードに応じて、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０およびリヤディファレンシャル機構５５といった動力分配機構の切替を指示する（ステップＳ１４）。なお、本明細書においては、走行モードを通常モードから山道モードに切り替えるように走行モードが入力された場合について、以降の処理を説明する（図５（ａ）を参照）。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、通常モードから山道モードに切り替えるように走行モードが入力された場合には、トランスファ４０の変速段をＨｉからＬｏに、トランスファ４０をセンターデフロック状態に、フロントディファレンシャル機構５０をフロントデフロック状態に、さらに、リヤディファレンシャル機構５５をリヤデフロック状態に切り替えるように、操作パネル５１に表示することによって、運転者に指示を出す（ステップＳ１４）。

なお、ＥＣＵ１００のＣＰＵが運転者に上記動力分配機構の切替指示を出すと、走行モードの切替状態は、図５（ａ）における「切替中」に対応する状態となる。

ここで、山道モードに切り替えるように入力された場合に、上述のようにトランスファ４０等を切り替えるよう運転者に指示を出すのは、以下の理由による。すなわち、トランスファ４０の変速段をＨｉからＬｏに切り替えることによって、変速比を小さくし、前輪５７Ｌ、５７Ｒおよび後輪５９Ｌ、５９Ｒに伝達するトルクを増大させ、斜面や障害物を乗り越え易くするためである。

さらに、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０およびリヤディファレンシャル機構５５をデフロック状態に切り替えることによって、いずれかの駆動輪が接地していない場合における他の駆動輪への動力の伝達を確実に行い、山道に対する走破性を向上するためである。

次に、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替指示を出した後（ステップＳ１４）、スロットル弁およびＡ／Ｔ２０について、記憶した走行モードである通常モードに応じて制御を行う（ステップＳ１５）。すなわち、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、図５（ａ）に示すように、走行モードの切替状態が「切替中」である場合には、スロットル弁を、図６に示す通常モードに応じた開度特性に従って制御するとともに、Ａ／Ｔ２０を、通常モードに応じた変速特性に従って制御する。ここで、Ａ／Ｔ２０の変速特性とは、エンジン回転数や車速等に応じたＡ／Ｔ２０の変速段の切替タイミングを示す。

次に、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、運転者による動力分配機構の切替が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、Ｈｉ−Ｌｏ切替センサ１１２によって、トランスファ４０の変速段がＬｏであるか否かを検出し、センターデフロック切替センサ１１３によって、トランスファ４０がセンターデフロック状態であるか否かを検出する。さらにＥＣＵ１００のＣＰＵは、リヤデフロック切替センサ１４４によってリヤディファレンシャル機構５５がリヤデフロック状態であるか否かを検出するとともに、図示しないフロントデフロック切替センサによってフロントディファレンシャル機構５０がフロントデフロック状態であるか否かを検出する。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、上記検出結果に基づいて、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５の全ての切替が完了したと判定した場合には、動力分配機構の切替完了と判定する（ステップＳ１６でＹｅｓ）。一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、上記検出結果に基づいて、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０、およびリヤディファレンシャル機構５５のうち、いずれかの切替が完了していないと判定した場合には、動力分配機構の切替完了とは判定しない（ステップＳ１６でＮｏ）。

次に、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替完了と判定した場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、入力された走行モードである山道モードに応じて、図６に示すようにスロットル弁の開度特性を切り替えるとともに、アクセル開度や速度に対するＡ／Ｔ２０の変速特性を切り替え、本処理を終了する（ステップＳ１７）。

すなわち、ＥＣＵ１００のＣＰＵが、動力分配機構の切替完了と判定し（ステップＳ１６でＹｅｓ）、スロットル弁の開度特性およびＡ／Ｔ２０の変速特性の切替を完了した場合には（ステップＳ１７）、走行モードの切替状態は、図５（ａ）における「切替後」に対応する状態となり、切替状態のステータスは「切替完了」となるとともに、走行モードが山道モードに確定する。

ここで、図６に基づいて、山道モードに対応するスロットル弁の開度特性について説明する。山道モードにおいては、通常モードよりも、スロットル弁の開度特性の曲線の勾配が小さい。車両１０が山道を走行する場合には、急な斜面において、岩石や起伏等の多くの障害物を乗り越えなければならない状況が考えられるため、運転者には高度なハンドル操作や動力制御が要求される。そのため、アクセルペダルの開度に対するスロットル弁の開度の割合を小さくすることによって、微妙な動力制御を可能としている。

一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替完了とは判定しなかった場合には（ステップＳ１６でＮｏ）、動力分配機構の切替指示を運転者に出した時刻から（ステップＳ１４）、切替が完了しないまま予め定められた一定の時間（例えば、３０ｓｅｃ）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替指示を運転者に出した時刻から、切替が完了しないまま一定の時間が経過したと判定した場合には（ステップＳ１８でＹｅｓ）、タイムアウトであると判定し、スロットル弁の開度特性およびＡ／Ｔ２０の変速特性を、記憶した走行モード（ステップＳ１２）である通常モードに対応する開度特性および変速特性に維持し、本処理を終了する（ステップＳ１９）。

すなわち、ＥＣＵ１００のＣＰＵが、タイムアウトであると判定した場合には、走行モードの切替状態は、図５（ａ）における「切替後」に対応する状態となり、切替状態のステータスは「タイムアウト」となるとともに、走行モードは通常モードに確定する。

一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替指示を運転者に出した時刻から、切替が完了しないまま一定の時間がまだ経過していないと判定した場合には（ステップＳ１８でＮｏ）、再度、動力分配機構の切替完了の判定処理を行う（ステップＳ１６）。すなわち、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、動力分配機構の切替完了と判定しない限り（ステップＳ１６でＮｏ）、動力分配機構の切替指示を運転者に出した時刻から、切替が完了しないまま一定の時間が経過したか否かの判定を繰り返すこととなる（ステップＳ１８）。

なお、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、タイムアウトと判定した場合には、走行モードが確定しない不安定な状態が継続するのを避けるために、入力された走行モードを無効とするよう、トランスファ４０、フロントディファレンシャル機構５０およびリヤディファレンシャル機構５５等の動力分配機構の切替操作を取り消すようにエラーメッセージを出して、本走行モード切替処理を終了するようにしてもよい。この場合、運転者は、エラーメッセージが消えた後、再度、走行モードの入力を操作パネル５１によって行うようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置は、動力分配機構の作動モードが、入力に対応する走行モードに応じた作動モードに切り替えられるまでは、スロットル弁の開度特性やＡ／Ｔ２０の変速特性を、入力時の特性に維持することによって、不要な制御切替を防止することができるので、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、本実施の形態に係る車両の制御装置は、生産コストの増大を抑制することができるとともに、従来の四輪駆動車に低コストで追加可能となっている。

以上に説明したように、本発明に係る車両の制御装置は、ドライバビリティの悪化を防止するとともに、従来の車両と比較してコストを増大させることなく、動力分配機構と連携した電子制御を行うことができるという効果を有し、動力分配機構と連携した電子制御を行う車両の制御装置として有用である。

本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載した車両の概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態に係るトランスファの構成を示す概要図である。 本発明の実施の形態に係るリヤディファレンシャル機構の構成を示す概要図である。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置における走行モード切替処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る走行モードの切替状態を示す概要図である。（ａ）は、本発明の実施の形態に係る走行モードが通常モードから山道モードに切り替えられる場合の切替状態を表す概要図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る走行モードが雪道モードから山道モードに切り替えられる場合の切替状態を表す概要図である。 本発明の実施の形態に係る走行モード毎のスロットル弁の開度特性を示すマップである。

符号の説明

１０ 車両
１１ エンジン
１５ クランクシャフト
２０ 自動変速機（Ａ／Ｔ）（動力制御機構）
３０ 油圧供給制御装置
４０ トランスファ（動力分配機構）
４３ フロントプロペラシャフト
４５ リヤプロペラシャフト
４７Ｌ、４７Ｒ フロントドライブシャフト
４９Ｌ、４９Ｒ リヤドライブシャフト
５０ フロントディファレンシャル機構（動力分配機構）
５１ 操作パネル（走行モード入力手段）
５５ リヤディファレンシャル機構（動力分配機構）
５６ リヤデフロック切替レバー（作動モード切替操作手段）
５７Ｌ、５７Ｒ 前輪
５９Ｌ、５９Ｒ 後輪
６０ 副変速機
７０ 同期機構
８０ センターディファレンシャル機構
１００ ＥＣＵ（第１の制御部、第２の制御部、作動モード切替指示手段、作動モード切替操作判定手段）
１１０ Ｈｉ−Ｌｏ切替レバー（作動モード切替操作手段）
１１１ センターデフロック切替レバー（作動モード切替操作手段）
１１２ Ｈｉ−Ｌｏ切替センサ
１１３ センターデフロック切替センサ
１４０ リヤデフロック機構
１４４ リヤデフロック切替センサ

Claims (4)

1. エンジンからの動力伝達状態および動力発生状態を制御する動力制御機構と、エンジンからの動力の分配を切り替えるとともに各駆動輪の差動を許容するか否かを切り替える動力分配機構と、複数の制御モードを有し、いずれか１つの制御モードを選択して、選択した制御モードに従って前記動力制御機構を制御する第１の制御部と、複数の作動モードを有し、いずれか１つの作動モードを切替操作の入力に応じて選択し、選択した作動モードに応じて前記動力分配機構を制御する第２の制御部と、前記作動モードの切替操作を入力する作動モード切替操作手段と、を備えた車両の制御装置において、
   前記作動モードおよび前記制御モードから構成される車両の走行モードを入力させる走行モード入力手段と、
   前記作動モードを、前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作を行うよう切替指示を出力する作動モード切替指示手段と、
   前記動力分配機構を前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードに切り替えるための切替操作が、前記作動モード切替操作手段によって入力されたか否かを判定する作動モード切替操作判定手段と、を備え、
   前記第１の制御部は、前記入力された車両の走行モードに応じた制御モードを選択し、さらに、前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が、前記作動モード切替操作手段により入力されたと前記作動モード切替操作判定手段によって判定され、前記第２の制御部による前記動力分配機構の作動モードの切替が完了したとき、前記入力された車両の走行モードに応じた制御モードに切り替え、前記作動モードの切替操作が入力されたと前記作動モード切替操作判定手段によって判定されるまでは、前記車両の走行モードの入力時の制御モードを維持することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第１の制御部は、前記作動モード切替指示手段により前記切替指示が出力されてから、予め定められた時間内に、前記作動モード切替操作手段により前記入力された車両の走行モードに応じた作動モードへの切替操作が入力されなかったと前記作動モード切替操作判定手段によって判定された場合には、前記入力された車両の走行モードを無効とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記動力制御機構は、エンジンからの複数の動力伝達経路のうちのいずれかを選択して入力されたエンジンの出力軸の回転速度を減速または増速して駆動輪に伝達する自動変速機と、エンジンに供給される空気の流量を変更するスロットルと、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記動力分配機構は、エンジンにおいて発生した動力を前輪と後輪とに差動可能に分配するとともに、入力されたエンジンの出力軸の回転速度を減速または増速して駆動輪に伝達するトランスファと、前記動力を左右の駆動輪に差動可能に分配するディファレンシャル機構と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。

Images