JP2022148899A - ４輪駆動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４輪駆動車両においても後輪をスリップさせながら３６０°以上旋回するジムカーナターンを行なうことができるようにする。【解決手段】走行中にパーキングブレーキ装置が作動させられた場合に電子制御式クラッチが開放され（Ｓ５）、左右の後輪をロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンが行なわれた場合に、そのパーキングブレーキターンの実行中にパーキングブレーキ装置が解除されると（Ｓ１の判断がＮＯ）、Ｓ２に続いてＳ４のジムカーナターン制御が行なわれ、後輪を空転によりスリップさせながら旋回できるように電子制御式クラッチが締結される。このため、アクセル操作により電子制御式クラッチを介して後輪に所定のトルクが伝達されることにより、後輪を空転させることが可能となり、パーキングブレーキターン時の後輪のスリップ状態が継続して、そのままジムカーナターンへ移行することができる。【選択図】図２

Description

本発明は４輪駆動車両に係り、特に、左右の後輪をスリップさせながら旋回できるようにする制御装置に関するものである。

(a) 駆動力源のトルクが伝達される左右の前輪と、(b) 前記駆動力源のトルクがプロペラシャフトを介して伝達される左右の後輪と、(c) 前記駆動力源のトルクを前記後輪側へ伝達する動力伝達経路に配設され、その後輪に対する伝達トルクを電気的に制御可能な電子制御式クラッチと、を備えている４輪駆動車両が知られている（特許文献１参照）。また、特許文献２には、運転者のパーキングブレーキ操作に従って後輪に制動力を付与するパーキングブレーキ装置を有し、走行中にパーキングブレーキ装置が作動させられた場合に電子制御式クラッチを開放することにより、後輪をロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンを可能とした制御装置が提案されている。パーキングブレーキターンは、サイドブレーキターン、スピンターンとも言われる。

特開２００９－２０８６３３号公報 特開平１１－２７８０８８号公報

しかしながら、前記パーキングブレーキターンは、車両を１８０°程度以下の角度で旋回させる場合に行なわれるのが一般的であり、ジムカーナ等で３６０°以上継続して旋回させるジムカーナターン（スリップによるタイヤ痕がドーナツ形状になるターンで、ドーナツターンとも言われる）を行うことは困難である。すなわち、ジムカーナターンを行なうには後輪のスリップ状態を継続する必要があり、例えばパーキングブレーキターン中にパーキングブレーキ装置が解除された場合に、電子制御式クラッチを締結することにより後輪にトルクを伝達して空転させることが考えられるが、４輪駆動車両の場合、タイトコーナーブレーキング現象が発生しないように伝達トルク（クラッチの係合トルク）が抑制されるため、後輪を空転させてスリップ状態を継続することは難しい。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、４輪駆動車両においてもジムカーナターンを行なうことができるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、(a) 駆動力源のトルクが伝達される左右の前輪と、(b) 前記駆動力源のトルクがプロペラシャフトを介して伝達される左右の後輪と、(c) 前記駆動力源のトルクを前記後輪側へ伝達する動力伝達経路に配設され、その後輪に対する伝達トルクを電気的に制御可能な電子制御式クラッチと、(d) 運転者のパーキングブレーキ操作に従って前記後輪に制動力を付与するパーキングブレーキ装置と、を備えている４輪駆動車両に関し、(e) 走行中に前記パーキングブレーキ装置が作動させられた場合に前記電子制御式クラッチを開放し、前記後輪をロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンを可能とした４輪駆動車両の制御装置において、(f) 前記パーキングブレーキターン中に前記パーキングブレーキ装置が解除された場合には、前記後輪を空転によりスリップさせながら旋回できるように前記電子制御式クラッチを締結することを特徴とする。

このような制御装置を備えた４輪駆動車両においては、走行中にパーキングブレーキ装置が作動させられた場合に電子制御式クラッチが開放され、左右の後輪をロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンが行なわれた場合に、そのパーキングブレーキターンの実行中にパーキングブレーキ装置が解除されると、後輪を空転によりスリップさせながら旋回できるように電子制御式クラッチが締結される。このため、アクセル操作等により電子制御式クラッチを介して後輪に所定のトルクが伝達されることにより、後輪を回転（空転）させることが可能となり、パーキングブレーキターン時の後輪のスリップ状態が継続して、そのままジムカーナターンへ移行することができる。

本発明が適用された４輪駆動車両の駆動系統を説明する骨子図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えているクラッチ制御部によって実行される車両旋回時の３種類の制御を説明するフローチャートである。 クラッチ制御部によって実行されるジムカーナ判定フラグのＯＮ、ＯＦＦ切替制御を説明するフローチャートである。

電子制御式クラッチは、例えば電磁クラッチをパイロットクラッチとしてカム機構を介してメインクラッチを摩擦係合させるように構成されるが、油圧クラッチをパイロットクラッチとして用いることもできるし、送りねじ機構等を用いてパイロットクラッチを係合させることもできる。また、電磁クラッチをそのまま電子制御式クラッチとして用いることもできるし、油圧式の摩擦クラッチを採用することもできるなど、伝達トルク（クラッチの係合トルク）を電気的に制御可能な種々のクラッチを採用することができる。この電子制御式クラッチは、例えばプロペラシャフトの端部或いは途中に設けられるが、左右の後輪ドライブシャフトに設けることもできるし、駆動力源のトルクを後輪側へ分配するトランスファ装置に設けることもできるなど、種々の態様が可能である。

ジムカーナターンは、パーキングブレーキターンから後輪のスリップ状態を引き継いで実施されるが、通常の旋回走行時に電子制御式クラッチが締結されると、前後輪の回転差に起因してタイトコーナーブレーキング現象が発生する恐れがある。このため、パーキングブレーキ装置が解除された場合に、例えばヨーレイト、車両横Ｇ、ギヤ段等の車両状態に基づいてジムカーナターンか通常の旋回走行かを判断するジムカーナ判定部を設け、ジムカーナターンと判断した場合には電子制御式クラッチを締結するジムカーナターン制御が実行され、通常旋回時と判断した場合には電子制御式クラッチを例えば前後輪の差回転を吸収できるようにスリップ可能に係合させる通常旋回時制御が実行されるようにすることが望ましい。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された駆動力源前置式の前輪駆動（ＦＦ）を基本とする４輪駆動車両１０（以下、単に車両１０とも言う）の駆動系統を説明する骨子図である。この車両１０は、駆動力源としてエンジン１２を備えており、そのエンジン１２により発生させられたトルク（駆動力）は、変速機１４等を経て前輪用差動装置１８に伝達され、左右の前輪ドライブシャフト２０Ｌ、２０Ｒを介して主駆動輪である左右の前輪２２Ｌ、２２Ｒへ伝達される。また、前輪用差動装置１８へ伝達されたトルクの一部が、トランスファ装置２４からプロペラシャフト２６、電子制御式クラッチ２８（以下、単にクラッチ２８とも言う）を経て後輪用差動装置３０に伝達され、左右の後輪ドライブシャフト３２Ｌ、３２Ｒを介して副駆動輪（補助駆動輪とも言われる）である左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒへ伝達されることにより、前後輪の４輪駆動走行を行なうことができる。

上記エンジン１２は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関であるが、エンジン１２の代わりに、或いはエンジン１２に加えて、電動モータを駆動力源として用ることもできる。変速機１４は、変速比（＝入力回転数／出力回転数）が異なる複数のギヤ段Ｇｒを成立させることができる遊星歯車式等の有段変速機で、例えば前進５速のギヤ段Ｇｒを有し、自動的に或いは運転者の変速指示操作に従って切り替えられる。変速機１４は、運転者の手動操作のみによって複数のギヤ段Ｇｒが切り替えられる手動変速機であっても良い。また、変速機１４は、変速比を連続的に変化させることができるベルト式等の無段変速機であっても良い。

クラッチ２８は、トランスファ装置２４から後輪３４Ｌ、３４Ｒ側へトルクを伝達する動力伝達経路に配設されて、その後輪３４Ｌ、３４Ｒへのトルク配分量（伝達トルク）を電気的に制御可能なトルク配分装置として機能する。このクラッチ２８は、例えば図示しない電磁クラッチをパイロットクラッチとしてカム機構等を介してメインクラッチを摩擦係合させ、そのメインクラッチの係合トルクに応じて入力部材であるプロペラシャフト２６から出力部材であるドライブピニオン軸３６へトルクを伝達する。メインクラッチの係合トルク、すなわち後輪３４Ｌ、３４Ｒに対するトルク配分量は、電磁クラッチの係合トルクに対応する励磁電流によって連続的に制御することが可能で、その電磁クラッチの励磁電流は、車両１０に搭載された電子制御装置６０によって例えば走行状態等に応じて制御される。なお、前輪２２Ｌ、２２Ｒは、変速機１４等を介してエンジン１２に機械的に連結されており、クラッチ２８の作動状態に拘らず走行時には常時エンジントルクが伝達される。

車両１０にはまた、運転者のパーキングブレーキ操作に従って後輪３４Ｌ、３４Ｒに制動力を付与するパーキングブレーキ装置４０が設けられている。パーキングブレーキ装置４０は、運転席の近傍に設けられた操作部材４２と、左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒにそれぞれ配設されたパーキングブレーキ作動部４６Ｌ、４６Ｒと、操作部材４２とパーキングブレーキ作動部４６Ｌ、４６Ｒとを機械的に連結する連結機構４４とを備えており、操作部材４２が操作されることにより連結機構４４を介してパーキングブレーキ作動部４６Ｌ、４６Ｒが機械的に作動させられ、左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒにそれぞれ制動力が付与される。操作部材４２は、例えば運転者によって引き上げ操作されるパーキングブレーキレバーや踏込み操作されるパーキングブレーキペダルなどである。連結機構４４は、例えばブレーキケーブルやリンク機構などである。パーキングブレーキ作動部４６Ｌ、４６Ｒは、例えばリーディングトレーリング式ドラムブレーキなどである。スイッチ操作に従って電気的にパーキングブレーキ作動部４６Ｌ、４６Ｒを作動させる電動式のパーキングブレーキ装置を採用することもできる。

このような車両１０は、エンジン１２のトルクを制御したり変速機１４のギヤ段Ｇｒを切り替えたりクラッチ２８の係合トルク（伝達トルク）を制御したりする制御装置として電子制御装置６０を備えている。電子制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを備えて構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って各種制御の信号処理を実行する。電子制御装置６０には、例えばアクセル操作量センサ７０、車速センサ７２、エンジン回転数センサ７４、ヨーレイトセンサ７６、横Ｇセンサ７８、ギヤ位置センサ８０、パーキングブレーキスイッチ８２、舵角センサ８４等が接続されており、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Ａcc、車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥ、ヨーレイト（ヨー角速度）Ｙaw、車両横Ｇ（車両横加速度）、変速機１４のギヤ段Ｇｒ、パーキングブレーキ信号ＰＢ、操舵車輪（前輪２２Ｌ、２２Ｒ）の舵角Φなど、制御に必要な各種の情報を表す信号が供給される。アクセル操作量Ａccは運転者の要求出力や要求駆動力に相当する。車速Ｖは、例えば変速機１４の出力回転数等から求められるが、前輪２２Ｌ、２２Ｒ、および後輪３４Ｌ、３４Ｒの各車輪速の平均値などから求めても良い。ギヤ段Ｇｒは、変速機１４の変速制御の指令信号や作動状態などから判断できるが、変速機１４の入力回転数および出力回転数から判断することもできる。パーキングブレーキ信号ＰＢは、パーキングブレーキ装置４０によるパーキングブレーキの作動状態を表す信号で、ＯＮは作動状態（制動状態）、ＯＦＦは非作動状態（非制動状態）であり、例えば操作部材４２であるパーキングブレーキレバーの引き上げ角度が所定値以上でＯＮになる。舵角Φは、ステアリングホイールの回転操作角度でも良い。

電子制御装置６０は、機能的にエンジン制御部６２、変速制御部６４、クラッチ制御部６６を備えている。エンジン制御部６２は、例えばアクセル操作量Ａccおよび車速Ｖ等に基づいてエンジントルクを制御する。変速制御部６４は、例えばアクセル操作量Ａccや車速Ｖ等をパラメータとして予め定められた変速マップに従って変速機１４のギヤ段Ｇｒを自動的に切り替える自動変速制御を実行するとともに、運転者の変速指示操作に従ってギヤ段Ｇｒを切り替えるマニュアル変速制御を実行する。クラッチ制御部６６は、車両発進時や、主駆動輪である前輪２２Ｌ、２２Ｒのスリップ発生時、雪道走行モードの選択時等の走行状態に応じて、所定のトルク配分量となるようにクラッチ２８を係合制御する。

クラッチ制御部６６はまた、前記舵角Φが予め定められた所定値以上の車両旋回中に、図２のフローチャートのステップＳ１～Ｓ５（以下、ステップを省略して単にＳ１～Ｓ５と言う。他のフローチャートも同じ。）に従って信号処理を実行し、前後輪の差回転に起因するタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止するとともに、パーキングブレーキターンやジムカーナターンを可能にする。パーキングブレーキターンは、パーキングブレーキ装置４０により左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒをロックして車両１０を旋回させる運転で、一般に１８０°程度以下の旋回範囲で行なわれる。ジムカーナターンは、エンジン１２からの伝達トルクで左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒを空転させることにより、パーキングブレーキターンと合わせて車両１０を３６０°以上継続して旋回させる運転であり、ジムカーナで行なわれることが望ましいが、ジムカーナ以外で行なうこともできる。図２のＳ３はタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止しつつ旋回走行できるようにする通常旋回時制御部で、Ｓ４はジムカーナターンを可能にするジムカーナターン制御部で、Ｓ５はパーキングブレーキターンを可能にするパーキングブレーキターン制御部である。なお、図２等のフローチャートで菱形の判断ステップにおけるＹＥＳは肯定を意味し、ＮＯは否定を意味する。

図２のＳ１では、パーキングブレーキ信号ＰＢに基づいてパーキングブレーキ装置４０が作動状態（ＯＮ）か否かを判断し、ＯＮの場合には、運転者がパーキングブレーキターンを行なう可能性があると判断してＳ５のパーキングブレーキターン制御を実行する。このパーキングブレーキターン制御は、クラッチ２８を開放する制御である。すなわち、車両旋回中にパーキングブレーキ装置４０が作動させられた場合にクラッチ２８を開放すると、パーキングブレーキ装置４０によって左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒがロックされ、その後輪３４Ｌ、３４Ｒをスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンを行なうことが可能となる。

Ｓ１の判断がＮＯの場合、すなわちパーキングブレーキ装置４０が非作動の場合には、Ｓ２を実行してジムカーナ判定フラグがＯＮか否かを判断する。ジムカーナ判定フラグは、図２のフローチャートと並行して実行される図３のフローチャートに従ってＯＮ、ＯＦＦが切り替えられ、運転者がパーキングブレーキターンに続いてジムカーナターンを行なう可能性がある場合にはＯＮとされ、そうでない場合、すなわち通常の旋回走行の可能性が高い場合はＯＦＦになる。したがって、ジムカーナ判定フラグがＯＮの場合には、運転者がジムカーナターンを行なう可能性があるためＳ４のジムカーナターン制御を実行する。このジムカーナターン制御は、クラッチ２８を完全に係合させるように締結する制御である。すなわち、パーキングブレーキターン中にパーキングブレーキ装置４０が解除された場合にクラッチ２８を締結すると、クラッチ２８を介して後輪３４Ｌ、３４Ｒにエンジントルクが伝達されるようになるため、パーキングブレーキターンでスリップ中の後輪３４Ｌ、３４Ｒがアクセル操作量Ａccに応じて回転（空転）させられるようになる。これにより、パーキングブレーキターン時の後輪のスリップ状態が継続して、そのままジムカーナターンへ移行することができる。このジムカーナターンでは、前輪２２Ｌ、２２Ｒもスリップ（空転）させられる。

上記Ｓ２の判断がＮＯの場合、すなわちジムカーナ判定フラグがＯＦＦの場合は、Ｓ３の通常旋回時制御を実行する。この通常旋回時制御は、前後輪の差回転に起因するタイトコーナーブレーキング現象の発生を防止しつつ旋回走行できるようにクラッチ２８の係合トルクを抑制する制御である。具体的には、クラッチ２８のスリップによって前後輪の差回転を吸収できるように、クラッチ２８の係合トルクを抑制する。旋回走行中にパーキングブレーキ装置４０が非作動状態のままの通常の旋回走行時には、常にＳ１、Ｓ２に続いてＳ３が実行され、タイトコーナーブレーキング現象が発生しないようにクラッチ２８がスリップ可能に係合制御される。

ジムカーナ判定フラグのＯＮ、ＯＦＦを切り替える図３のフローチャートはジムカーナ判定部であり、例えば前記図２のフローチャートと同様に舵角Φが予め定められた所定値以上の車両旋回中に実行される。図３のＳＳ１では、ヨーレイトＹawが予め定められた判定値以上か否かを判断し、ＳＳ２では車両横Ｇが予め定められた判定値以上か否かを判断し、ＳＳ３ではギヤ段Ｇｒが予め定められた判定値以下か否かを判断する。これ等の判定値は、何れもパーキングブレーキターンが行なわれている場合にＹＥＳになるように定められており、ギヤ段Ｇｒの判定値は例えば変速比が大きい２速ギヤ段等の比較的低速のギヤ段である。そして、ＳＳ１～ＳＳ３の判断が何れもＹＥＳであればＳＳ４を実行するが、何れか１つでもＮＯの場合はパーキングブレーキターンでないと判断し、ＳＳ６でジムカーナ判定フラグをＯＦＦにする。ＳＳ１～ＳＳ３の一部を省略することもできるし、他の判定要件を追加しても良い。

ＳＳ１～ＳＳ３の判断が何れもＹＥＳの場合に実行するＳＳ４では、パーキングブレーキ装置４０が作動状態（ＯＮ）か否かを判断する。そして、パーキングブレーキ装置４０が作動状態の場合には、パーキングブレーキターンが行なわれていると判断し、引き続いてジムカーナターンが行なわれる可能性があるため、ＳＳ５でジムカーナ判定フラグをＯＮにする。すなわち、ジムカーナ判定フラグは、パーキングブレーキターン中であるか否かを表すフラグと見做すこともできる。

一方、ＳＳ４の判断がＮＯの場合、すなわちパーキングブレーキ装置４０が非作動状態の場合には、ジムカーナ判定フラグのＯＮ、ＯＦＦを変更することなく終了し、ＳＳ１以下を繰り返し実行する。したがって、パーキングブレーキターン中にパーキングブレーキ装置４０が解除された場合、その直後はジムカーナ判定フラグがＯＮのままであり、図２のＳ２の判断がＹＥＳになってＳ４のジムカーナターン制御が行なわれ、運転者がジムカーナターンを行なうことが可能となる。また、パーキングブレーキターン中にパーキングブレーキ装置４０が解除された場合でも、時間が経過してＳＳ１～ＳＳ３の何れかの判断がＮＯになり、ＳＳ６でジムカーナ判定フラグがＯＦＦにされると、図２のＳ２の判断がＮＯになってＳ３の通常旋回時制御が行なわれる。すなわち、パーキングブレーキターンからジムカーナターンを行なうことなく通常の旋回走行へ移行した場合には、通常旋回時制御でクラッチ２８をスリップ可能に係合させることにより、タイトコーナーブレーキング現象の発生が防止される。

このように、本実施例の車両１０においては、走行中にパーキングブレーキ装置４０が作動させられた場合にクラッチ２８が開放され（Ｓ５）、左右の後輪３４Ｌ、３４Ｒをロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンが行なわれた場合に、そのパーキングブレーキターンの実行中にパーキングブレーキ装置４０が解除されると（Ｓ１の判断がＮＯ）、Ｓ２に続いてＳ４のジムカーナターン制御が行なわれ、後輪３４Ｌ、３４Ｒを空転によりスリップさせながら旋回できるようにクラッチ２８が締結される。このため、アクセル操作によりクラッチ２８を介して後輪３４Ｌ、３４Ｒに所定のトルクが伝達されることにより、後輪３４Ｌ、３４Ｒを空転させることが可能となり、パーキングブレーキターン時の後輪３４Ｌ、３４Ｒのスリップ状態が継続して、そのままジムカーナターンへ移行することができる。

また、パーキングブレーキ装置４０が解除された場合、すなわちＳ１の判断がＮＯとなった場合に、ヨーレイトＹaw、車両横Ｇ、ギヤ段Ｇｒに基づいて図３のジムカーナ判定部によってＯＮ、ＯＦＦが切り替えられるジムカーナ判定フラグによってジムカーナターンか通常旋回時かを判断する。そして、ジムカーナターンと判断した場合にはＳ４を実行してクラッチ２８を締結するジムカーナターン制御を実行し、通常旋回時と判断した場合には前後輪の差回転を吸収できるようにクラッチ２８をスリップ可能に係合させる通常旋回時制御を実行するため、通常旋回時のタイトコーナーブレーキング現象の発生を抑制しつつ、ジムカーナターンを行なうことが可能となる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：４輪駆動車両 １２：エンジン（駆動力源） ２２Ｌ、２２Ｒ：前輪 ２６：プロペラシャフト ２８：電子制御式クラッチ ３４Ｌ、３４Ｒ：後輪 ４０：パーキングブレーキ装置 ６０：電子制御装置（制御装置）

Claims (1)

1. 駆動力源のトルクが伝達される左右の前輪と、
   前記駆動力源のトルクがプロペラシャフトを介して伝達される左右の後輪と、
   前記駆動力源のトルクを前記後輪側へ伝達する動力伝達経路に配設され、該後輪に対する伝達トルクを電気的に制御可能な電子制御式クラッチと、
   運転者のパーキングブレーキ操作に従って前記後輪に制動力を付与するパーキングブレーキ装置と、
   を備えている４輪駆動車両に関し、走行中に前記パーキングブレーキ装置が作動させられた場合に前記電子制御式クラッチを開放し、前記後輪をロックしてスリップさせながら旋回するパーキングブレーキターンを可能とした４輪駆動車両の制御装置において、
   前記パーキングブレーキターン中に前記パーキングブレーキ装置が解除された場合には、前記後輪を空転によりスリップさせながら旋回できるように前記電子制御式クラッチを締結する
   ことを特徴とする４輪駆動車両の制御装置。

Images