JP2011178359A - 四輪駆動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力側と出力側の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段を介して駆動される四輪駆動車両において、トルク伝達手段の劣化を判定するようにした四輪駆動車両の制御装置を提供する。
【解決手段】互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力回転数と出力回転数の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段（ビスカスカップリング）を介して駆動される四輪駆動車両において、駆動源から車輪上に作用する駆動力を算出し（Ｓ１２）、トルク伝達手段の入力回転数と出力回転数の差回転を検出し（Ｓ１６）、算出された駆動力がしきい値を超えると共に、検出された差回転が所定値を超えるとき、トルク伝達手段が劣化したと判定する（Ｓ１８）。
【選択図】図２

Description

この発明は四輪駆動車両の制御装置に関する。

互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力側と出力側の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段、例えばビスカスカップリングを介して駆動される四輪駆動車両において、例えば特許文献１記載の技術のようにトルク伝達手段を劣化し難い構造とすることが提案されている。

特開昭６１−２９４２２４号公報

この種の四輪駆動車両においてトルク伝達手段が劣化すると、雪上でスタックするなどの不都合が生じるが、特許文献１記載の技術は劣化し難い構造を提案するに止まり、トルク伝達手段の劣化を判定するものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力側と出力側の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段を介して駆動される四輪駆動車両において、トルク伝達手段の劣化を判定するようにした四輪駆動車両の制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力回転数と出力回転数の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段を介して駆動される四輪駆動車両において、前記駆動源から車輪上に作用する駆動力を算出する駆動力算出手段と、前記トルク伝達手段の入力回転数と出力回転数の差回転を検出する差回転検出手段と、前記算出された駆動力がしきい値を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する劣化判定手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、前記劣化判定手段によって前記トルク伝達手段が劣化したと判定されるとき、前記判定された結果を乗員に報知する報知手段を備える如く構成した。

請求項３に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、前記劣化判定手段は、前記車両が所定の状態にある場合に前記算出された駆動力がしきい値を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する如く構成した。

請求項４に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、前記トルク伝達手段が、ビスカスカップリングからなる如く構成した。

請求項１に係る四輪駆動車両にあっては、駆動源から車輪上に作用する駆動力を算出し、トルク伝達手段の入力回転数と出力回転数の差回転を検出し、算出された駆動力がしきい値を超えると共に、検出された差回転が所定値を超えるとき、トルク伝達手段が劣化したと判定する如く構成したので、トルク伝達手段の劣化を的確に判定することができる。

即ち、四輪駆動車両にあっては発進時には先ず主駆動軸側、例えば前輪が空転し、副駆動軸側、例えば後輪はその瞬間は停止状態にある。前輪の回転は変速機とプロペラシャフトを介してトルク伝達手段を回転させる。そのときは停止しており、リアディファレンシャル機構などを介してトルク伝達手段も停止状態にあるが、次の瞬間にはそれに差回転が生じて駆動力（トルク）を発生させる。

他方、トルク伝達手段が劣化すると、後輪に駆動力を伝達することができず、駆動力は前輪にだけ伝達され、後輪との間の差回転が増加する。従って、適宜な値（所定値）を設定し、その所定値と比較することで、トルク伝達手段が劣化したか否か判定することが可能となる。

請求項２に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、トルク伝達手段が劣化したと判定されるとき、判定された結果を乗員に報知する如く構成したので、上記した効果に加え、乗員はそれによってトルク伝達手段を交換するなど適切な処置をとることが可能となる。

請求項３に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、車両が所定の状態にある場合に算出された駆動力がしきい値を超えると共に、検出された差回転が所定値を超えるとき、トルク伝達手段が劣化したと判定する如く構成したので、上記した効果に加え、判定精度を低下させる状態を所定の状態から適正に除外することで、判定精度を向上させることができる。

請求項４に係る四輪駆動車両の制御装置にあっては、トルク伝達手段がビスカスカップリングからなる如く構成したので、上記した効果に加え、ビスカスカップリングの劣化を的確に判定することができる。

この発明の実施例に係る四輪駆動車両の制御装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す四輪駆動車両の制御装置の動作を示すフロー・チャートである。 図２フロー・チャートの処理を説明する説明図である。

以下、添付図面に即してこの発明に係る四輪駆動車両の制御装置を実施するための形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る四輪駆動車両の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において符号１０は車両を示し、車両１０には水冷式のガソリンを燃料とする内燃機関（駆動源。以下「エンジン」という）１２が搭載されると共に、後述するように四輪を備える。

エンジン１２において吸気路に配置されたスロットルバルブ１２ａは車両１０の運転席に配置されたアクセルペダル（図示せず）との機械的な連結を断たれ、アクチュエータ（電動モータなど。図示せず）を備えたＤＢＷ機構１２ｂに接続され、ＤＢＷ機構１２ｂによって駆動（開閉）される。

エンジン１２の出力はＣＶＴ（Continuous Variable Transmission。変速機）１４に入力される。

ＣＶＴ１４は、メインシャフトＭＳに配置されたドライブプーリ１４ａと、カウンタシャフトＣＳに配置されたドリブンプーリ１４ｂと、その間に掛け回される金属製のベルト１４ｃと、それに作動油を供給する油圧機構（図示せず）とからなり、トルクコンバータ１６とフォワードクラッチ２０を介してメインシャフトＭＳから入力されたエンジン１２の出力を無段階の変速比で変速する。

ＣＶＴ１４で変速されたエンジン１２の出力はカウンタシャフトＣＳから減速ギヤ２２を介してトランスファ２４に入力される。トランスファ２４はヘリカルギヤ２４ａとハイポイドギヤ２４ｂを備え、エンジン１２の出力はトランスファ２４によって前輪側と後輪側に分配される。

前輪側の出力は、フロントディファレンシャル機構２６を介して前輪３０Ｆ、より具体的には３０ＦＬ，３０ＦＲに伝達される。

後輪側の出力はプロペラシャフト３２とリアディファレンシャル機構３４を介して後輪３０Ｒ、より具体的には３０ＲＬ，３０ＲＲに伝達される。

このように、車両１０はエンジン１２の出力をＣＶＴ１４で変速して前輪３０ＦＬ，３０ＦＲと後輪３０ＲＬ，３０ＲＲをそれぞれ駆動する、４輪駆動（４ＷＤ）型の車両として構成される。

プロペラシャフト３２上には、ビスカスカップリング（トルク伝達手段。以下「ＶＣ」という）３６が介挿される。ＶＣ３６は、容器の中に多数のクラッチプレートが収納されると共に、高粘度のシリコンオイル（流体）が封入されており、プレート間に発生する回転差によって発生する剪断力によって動力（トルク）を伝達する。

ＣＶＴ１４においてドライブプーリの付近にはＮＤＲセンサ４０が設けられてＣＶＴ１４の入力回転数に応じた出力を生じると共に、ドリブンプーリの付近にはＮＤＮセンサ４２が設けられてＣＶＴ１４の出力回転数に応じた出力を生じる。

左右の前輪３０Ｆ（３０ＦＬ，３０ＦＲ）と後輪３０Ｒ（３０ＲＬ，３０ＲＲ）のドライブシャフト（図示せず）の付近には車輪速センサ４４がそれぞれ設けられ、左右の前後輪３０Ｆ，３０Ｒの回転速度（車輪速度）に応じた出力を生じる。

車両１０の運転席床面のアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサ４６が設けられてアクセル開度（運転者によるアクセルペダル踏み込み量）ＡＰに応じた出力を生じると共に、ブレーキペダル（図示せず）の付近にはブレーキ（ＢＲＫ）スイッチ５０が設けられ、運転者によってブレーキペダルが操作されるとき、オン信号を出力する。

上記したセンサの出力はＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御装置）５４に送られる。ＥＣＵ５４はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力Ｉ／Ｏなどで構成されるマイクロコンピュータからなり、ＣＶＴ１４の動作を制御する。

ＥＣＵ５４は、ＣＡＮ(Controller Area Network)５６を介してエンジン１２の動作を制御するＥＣＵ（ＦＩ−ＥＣＵ）６０と、トラクション制御やアンチスキッド制御などを行うＥＣＵ６２などに接続される。

次いで、この実施例に係る四輪駆動車両の制御装置の動作を説明する。

図２はその動作を示すフロー・チャートであり、図示の処理はＥＣＵ５４によって所定時間ごとに実行される。

以下説明すると、Ｓ１０において四輪車輪速が既定値以下か、より具体的には車輪速センサ４４から検出される左右の前輪３０Ｆと後輪３０Ｒの車輪速がそれぞれ既定値以下か否か判断して車両１０が発進時にあるか否か判断する。このとき、４個の車輪について検出された車輪速の最小値を選択し、その選択した値のみを既定値と比較するようにしても良い。

Ｓ１０で否定、即ち、車両１０が発進時になく、走行中にあると判断されるときは以降の処理をスキップする。これは、この実施例は車両１０が発進時にあるときにＶＣ３６の劣化判定を行うためである。

図２フロー・チャートの説明を続ける前に、図３を参照してこの実施例におけるＶＣ３６の劣化判定を説明する。

図３はＶＣ差回転に対する駆動力の特性を示す説明図である。発明者は知見を重ねた結果、車両１０が高駆動力で発進したときの差回転と駆動力の関係に基づき、より具体的には高駆動力で発進したときにＶＣ差回転が所定値を超えたとき、ＶＣ３６が劣化したと判定できることを見出してこの発明をなした。

図３で、上部の符号Ａで示す淡色データは砂利道などを通常の車両（四輪駆動車両１０ではない、前輪のみ駆動するＦＦ車両）で発進したときのシミュレーション結果を示すデータ、下部に符号Ｂで示す黒色データは同様の道路を実施例に係る四輪駆動車両１０で発進したときのシミュレーション結果を示すデータである。

実施例に係る四輪駆動車両１０は主駆動軸が前輪３０Ｆ、副駆動軸が後輪３０Ｒであることから、発進時には先ず前輪３０Ｆが空転し、後輪３０Ｒはその瞬間は停止状態にある。前輪３０Ｆの回転はＣＶＴ１４を介してプロペラシャフト３２（ＶＣ３６の入力側）を回転させる。

そのとき後輪３０Ｒは停止しており、リアディファレンシャル機構３４とプロペラシャフト３２を介してＶＣ３６も停止状態にあるが、次の瞬間にはＶＣ３６に差回転が生じて駆動力（トルク）を発生させる。

他方、ＶＣ３６が劣化すると、後輪３０Ｒに駆動力を伝達することができず、駆動力は前輪３０Ｆにだけ伝達される。この前輪の空転に伴い、符号Ａで示すように後輪との間の差回転が増加する。即ち、ＶＣ３６が劣化すると、ＦＦ車両と同様の挙動を示すことになる。

従って、符号Ａ，Ｂで示すデータを比較することで、具体的には図示のような適宜な値（所定値）を設定し、その所定値と比較することで、ＶＣ３６が劣化したと判定することができる。

尚、同図で符号Ｃで示す白抜きデータは車両１０を摩擦係数の低い道路で発進したときのシミュレーション結果を示すデータである。低摩擦係数路面のため、駆動反力を得ることができず、同図で右側に推移しない。さらにこの種の路面では摩擦係数のばらつきによる影響もあり、空転する車輪が変化しやすく、ＶＣ差回転が安定しない。そこで、駆動力にしきい値を設け、しきい値未満のときは劣化判定から除外するようにした。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１０で肯定されて車両１０が走行中になく、発進時と判断されるときはＳ１２に進み、駆動力が上記したしきい値以上か否か判断する。

即ち、エンジン１２から車輪、特に左右の前輪３０Ｆの上に作用する駆動力を算出し、算出された駆動力がしきい値（図３に示す駆動力下限しきい値）以上か否か判断する。

尚、駆動力は、ＦＩ−ＥＣＵ６０から取得したエンジン１２の回転数と負荷から所定の特性を検索して算出されるエンジントルクと、ＣＶＴ１４のレシオなどから算出する。

Ｓ１２で否定されて算出された駆動力が比較的低いと判断されるときは以降の処理をスキップする。これは、駆動力が比較的低く、路面の摩擦係数が低い場合、ＶＣ３６が劣化しているにも関わらず、上記したように前輪３０Ｆが空転することがあり、ＶＣ差回転が上昇することがあるからである。

Ｓ１２で肯定されるときはＳ１４に進み、後輪左右差回転（後輪３０ＲＬと３０ＲＲの車輪速の差）が規定値以下か否か、換言すれば後輪３０Ｒが空転していない状態にあるか否か判断する。

Ｓ１４で否定され、後輪３０Ｒが空転していると判断されるときは以降の処理をスキップする。これは、後輪３０Ｒが空転している場合、ＶＣ差回転が低下するため、正確な劣化判定が困難となるためである。

Ｓ１４で肯定されるときはＳ１６に進み、ＶＣ差回転が所定値（図３に示す）を超えるか否か判断する。即ち、ＶＣ差回転を算出し、図３に示す所定値を超えるか否か判断する。

ＶＣ差回転の算出を説明すると、先ずＶＣ車輪速センサ４４から検出された前輪車輪速平均値（前輪３０ＦＬの車輪速と３０ＦＲの車輪速の間の平均値）と後輪車輪速平均値（後輪３０ＲＬの車輪速と３０ＲＲの車輪速の間の平均値）をそれぞれ算出する。

次いで算出値に車輪速を回転数に変換するための係数と、トランスファ２４のヘリカルギヤ２４ａの減速比と、トランスファ２４のハイポイドギヤ２４ｂの減速比と、リアディファレンシャル機構３４の減速比をそれぞれ乗じ、次いで両者の差を算出することでＶＣ差回転を算出する。

Ｓ１６で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはＳ１８に進み、ＶＣ３６が劣化したと判定する。即ち、算出された駆動力がしきい値（駆動力下限しきい値）を超えると共に（Ｓ１２）、検出された差回転が所定値を超えるとき（Ｓ１６）、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する。

次いでＳ２０に進み、警告灯（図１で図示省略）を点灯する。即ち、ＶＣ３６が劣化したと判定されるとき、判定された結果を乗員に報知する。

上記した如く、この実施例にあっては、互いに連結された前後軸の一方が駆動源（エンジン１２）により直接駆動されると共に、他方が入力回転数と出力回転数の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段（ビスカスカップリング（ＶＣ）３６）を介して駆動される四輪駆動車両１０において、前記駆動源から車輪上に作用する駆動力を算出する駆動力算出手段（Ｓ１２）と、前記トルク伝達手段の入力回転数と出力回転数の差回転を検出する差回転検出手段（Ｓ１６）と、前記算出された駆動力がしきい値（駆動力下限しきい値）を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する劣化判定手段（Ｓ１８）とを備える如く構成したので、ＶＣ（トルク伝達手段）３６の劣化を的確に判定することができる。

即ち、四輪駆動車両１０は前輪３０Ｆ、副駆動軸が後輪３０Ｒであることから、発進時には先ず前輪３０Ｆが空転し、後輪３０Ｒはその瞬間は停止状態にある。前輪３０Ｆの回転はＣＶＴ１４とプロペラシャフト３２を介してＶＣ（トルク伝達手段）３６を回転させる。そのときは停止しており、リアディファレンシャル機構３４などを介してＶＣ３６も停止状態にあるが、次の瞬間にはそれに差回転が生じて駆動力（トルク）を発生させる。

他方、ＶＣ３６が劣化すると、後輪３０Ｒに駆動力を伝達することができず、駆動力は前輪３０Ｆにだけ伝達され、後輪３０Ｒとの間の差回転が増加する。従って、適宜な値（所定値）を設定し、その所定値と比較することで、ＶＣ３６が劣化したか否か判定することが可能となる。

また、前記劣化判定手段によって前記トルク伝達手段が劣化したと判定されるとき、前記判定された結果を乗員に報知する報知手段（Ｓ２０）を備える如く構成したので、上記した効果に加え、乗員はそれによってＶＣ３６を交換するなど適切な処置をとることが可能となる。

また、前記劣化判定手段は、前記車両が所定の状態にある場合（Ｓ１０からＳ１４で肯定される場合）に前記算出された駆動力がしきい値を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する如く構成したので、上記した効果に加え、判定精度を低下させる状態を所定の状態から適正に除外することで、ＶＣ３６の判定精度を向上させることができる。

また、前記トルク伝達手段がビスカスカップリング（ＶＣ）３６からなる如く構成したので、上記した効果に加え、ビスカスカップリング（ＶＣ）３６の劣化を的確に判定することができる。

尚、上記においてトルク伝達手段としてビスカスカップリング（ＶＣ）を備える例を示したが、それに限らず、トルクを伝達できるものであれば、どのようなものにも妥当する。

また、図３に示す場合においてＦＦ車両の挙動を示すデータと比較することでビスカスカップリング（ＶＣ）３６の劣化を判定するようにしたが、これに限られるものではなく、正常な四輪駆動車両の発進データからの逸脱を示すデータであれば、どのようなものでも良い。

また、変速機として無段変速機を示したが、この発明は四輪駆動車両である限り、有段変速機を備えた車両にも妥当する。

さらに、駆動源として内燃機関（エンジン）を示したが、駆動源は内燃機関と電動機のハイブリッドであっても良く、あるいは電動機のみであっても良い。また、四輪駆動車両として４輪の場合を示したが、３輪あるいは２輪であっても良い。

１０ 車両、１２ 内燃機関（駆動源。エンジン）、１４ 変速機（無段変速機。ＣＶＴ）、２４ トランスファ、３０ＦＬ，３０ＦＲ 前輪（車輪）、３０ＲＬ，３０ＲＲ 後輪（車輪）、３２ プロペラシャフト、３６ ビスカスカップリング（ＶＣ。トルク伝達手段）、４４ 車輪速センサ、４６ アクセル開度センサ、５０ ブレーキスイッチ、５４ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、６０ ＦＩ−ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (4)

1. 互いに連結された前後軸の一方が駆動源により直接駆動されると共に、他方が入力回転数と出力回転数の差回転に応じてトルクを伝達するトルク伝達手段を介して駆動される四輪駆動車両において、前記駆動源から車輪上に作用する駆動力を算出する駆動力算出手段と、前記トルク伝達手段の入力回転数と出力回転数の差回転を検出する差回転検出手段と、前記算出された駆動力がしきい値を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定する劣化判定手段とを備えたことを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
2. 前記劣化判定手段によって前記トルク伝達手段が劣化したと判定されるとき、前記判定された結果を乗員に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の四輪駆動車両の制御装置。
3. 前記劣化判定手段は、前記車両が所定の状態にある場合に前記算出された駆動力がしきい値を超えると共に、前記検出された差回転が所定値を超えるとき、前記トルク伝達手段が劣化したと判定することを特徴とする請求項１または２記載の四輪駆動車両の制御装置。
4. 前記トルク伝達手段が、ビスカスカップリングからなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の四輪駆動車両の制御装置。

Images