JP2528485B2 - 四輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents

四輪駆動車の駆動力配分制御装置

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JP2528485B2 JP62302473A JP30247387A JP2528485B2 JP 2528485 B2 JP2528485 B2 JP 2528485B2 JP 62302473 A JP62302473 A JP 62302473A JP 30247387 A JP30247387 A JP 30247387A JP 2528485 B2 JP2528485 B2 JP 2528485B2
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    • B60K23/08—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車のトランスファ装置の駆動力配
分クラッチに用いられる四輪駆動車の駆動力配分制御装
置に関する。
（従来の技術） 従来の四輪駆動車の駆動力配分制御装置としては、例
えば特開昭61−157437号公報に記載されているような装
置が知られている。
この従来装置は、前後輪回転速度センサからのセンサ
信号に基づいて前後輪の回転速度差を演算し、この前後
輪回転速度差が大きい程、すなわち駆動輪ストップの発
生が大きい程トランスファクラッチの締結力を増大させ
て四輪駆動側に駆動力配分を変更し、速やかに駆動輪ス
リップを抑制させようとするものであった。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来装置にあっては、前後
輪回転速度差の増加と共にクラッチ締結力を増加させて
直結４輪駆動方向としていたし、また、旋回特性は、
低，中速から高速に至るまでニュートラルステアとなる
制御定数が設定されていた為、以下に述べるような問題
点を残していた。
高速直進走行時においても前後輪回転速度差が発生
してから遅れてクラッチが締結される為、レーンチェン
ジ時や微小な外乱に対して安定性が悪い。
高速旋回加速時には弱アンダーステア特性が好まし
いにもかかわらず、旋回特性はニュートラルステア特性
である為、高速施回時にドライバーは十分注意しながら
ハンドル操作を行なわなければならない。
前記及びの問題を解決するべく高速走行時を主
体にクラッチ締結力を制御すると、低，中速時に走行安
定性が悪化してしまう。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本発明で
は、以下に述べるような解決手段とした。
本発明の解決手段を第１図に示すクレーム概念図によ
り説明すると、エンジン駆動力を前後輪に分配伝達する
エンジン駆動系の途中に設けられ、外部からのクラッチ
締結力により伝達トルクの変更ができる駆動系クラッチ
手段１と、所定の検出手段２からの検出信号に基づいて
クラッチ締結力を増減制御する制御信号を出力するクラ
ッチ制御手段３と、を備えた四輪駆動車の駆動力配分制
御装置において、 前記検出手段２として、前後輪回転速度差検出手段20
1と車速検出手段202とを含み、 前記クラッチ制御手段３は、前後輪回転速度差に基づ
いて検出される前後輪回転速度差が大きいほど大きな値
によるクラッチ締結力を演算する第１の演算手段301
と、車速のみに基づいて検出される車速が高車速である
ほど大きな値によるクラッチ締結力を演算する第２の演
算手段302と、第１の演算手段301と第２の演算手段302
との最大値を選択して目標クラッチ締結力とする最大値
選択手段303とを持つ手段である事を特徴とする。
（作 用） 走行時、クラッチ制御手段３の第１の演算手段301に
おいて、前後輪回転速度差検出手段201からの前後輪回
転速度差に基づいて検出される前後輪回転速度差が大き
いほど大きな値によるクラッチ締結力が演算され、第２
の演算手段302において、車速検出手段202からの車速の
みに基づいて検出される車速が高車速であるほど大きな
値によるクラッチ締結力が演算され、最大値選択手段30
3において、第１の演算手段301と第２の演算手段302と
の最大値が選択されて目標クラッチ締結力とされる。
そして、駆動系クラッチ手段１に対しクラッチ制御手
段３により得られた目標クラッチ締結力に相当する締結
力が外部により与えられ、クラッチ締結力が大きければ
大きいほど前後輪の駆動力配分を４輪駆動方向とする駆
動力配分制御が行なわれる。
したがって、低・中速走行時には、第２の演算手段30
2において演算される車速対応のクラッチ締結力が小さ
いことで、急なアクセル操作等により前後輪回転速度差
が発生している場合には、第１の演算手段301において
演算される前後輪回転速度差対応のクラッチ締結力が最
大値選択手段303において選択されることになる。
よって、低・中速での定速・加速時には、前後輪回転
速度差を小さくし駆動スリップを抑える方向に駆動力配
分が制御されることで良好な走行性や旋回性が実現出来
るし、低・中速での減速時には、前後輪回転速度差を小
さくし制動スリップを抑える方向に駆動力配分が制御さ
れることで高い減速走行安定性を得ることが出来る。
一方、高速走行時には、車速そのものが高いことで、
前後輪回転速度差の発生の有無にかかわらず、第２の演
算手段302において演算される車速対応のクラッチ締結
力が最大値選択手段303において選択されることにな
る。
よって、高速直進走行時には、前後輪回転速度差が発
生する前からクラッチ締結がなされエンジン駆動力が４
輪に配分されるため、レーンチェンジ時や微小な外乱に
対しての安定性が高いし、高速旋回加速時には、車速に
よる締結で回頭性の低い４輪駆動状態が得られるため、
高速旋回時にドライバーは安心してハンドル操作を行な
うことが出来る。
高速側での走行で、かつ、前後輪回転速度差が発生し
ている時には、第１の演算手段301からのクラッチ締結
力と第２の演算手段302からのクラッチ締結力とが共に
演算されることになるが、この時には、両者のうち最大
値の選択により目標クラッチ締結力とされることで、車
両挙動に対する車速影響と前後輪回転速度差影響のうち
より影響が大きい方が考慮された安定サイドの駆動力配
分制御が行なわれることになる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、こ
の実施例を述べるにあったて、後輪駆動をベースにした
四輪駆動車の駆動力配分制御装置を例にとる。
まず、構成を説明する。
実施例の駆動力配分制御装置Ｄが適用される四輪駆動
車は、第２図に示すように、トランスファ装置10、エン
ジン11、トランスミッション12、トランスファ入力軸1
3、後輪側駆動軸14、多板摩擦クラッチ（駆動系クラッ
チ手段）15,リヤディファレンシャル16、後輪17、フロ
ントディファレンシャル18、前輪19、ギャトレーン20、
前輪側駆動軸21を備えている。
上記多板摩擦クラッチ15は、前記トランスファ入力軸
13（後輪側駆動軸14に直結される）と前輪駆動軸21側と
の間に介装されたもので、クラッチ圧制御により前輪19
側への伝達トルクの変更が可能である。
尚、第３図はトランスファ装置10の具体例を示したも
ので、トランスファケース22の中に前記多板摩擦クラッ
チ15やギヤ類やシャフト類が納められている。
第３図中、15gはデッシュプレート、15hはリターンス
プリング、24はクラッチ圧油入力ポート、25はクラッチ
圧油路、26は後輪側出力軸、27は潤滑用油路、28はスピ
ードメータ用ピニオン、29はオイルシール、30はベアリ
ング、31はニードルベアリング、32はスラストベアリン
グ、33は継手フランジである。
次に、前記多板摩擦クラッチ15を締結させるための所
定のクラッチ油圧Ｐを供給する油圧制御装置40は、第４
図に示すように、検知手段として、後輪回転速度センサ
41、左前輪速度センサ42、右前輪速度センサ43を備え、
制御処理手段として、コントロールユニット45を備え、
制御アクチュエータとして、電磁比例リリーフバルブ46
を備えている。
前記各車輪速度センサ41,42,43は、それぞれ左右の前
輪19位置や後輪側駆動軸14の途中に設けられ、軸に固定
されたセンサロータと、センサロータの回転による磁力
変化を検知するピックアップとによる回転センサ等が用
いられ、これら各センサ41,42,43からは軸回転に応じた
車輪速信号（nr），（wf1），（wf2）が出力される。
前記コントロールユニット45は、車載のマイクロコン
ピュータを中心とする制御回路が用いられ、内部回路と
して、入力インターフェース451、RAM452,ROM453,CPU45
4,出力インターフェース455を備えている。上記電磁比
例リリーフバルブ46は、コントロールユニット45からの
指令電流信号（ｉ）の出力が指令電流値Ｉ＊＝０の場合
はクラッチ油圧Ｐ＝０となるが、指令電流信号（ｉ）の
出力が指令電流値Ｉ＊＞０の場合はバルブが閉じ方向に
移動し、油圧源50からのライン圧をドレーン油量制御に
より指令電流値Ｉ＊の大きさに応じたクラッチ油圧Ｐと
なす（第５図）。尚、クラッチ油圧Ｐとクラッチ締結力
Ｔとの関係は次式であらわされる（第６図）。
Ｐ＝T/（μ・Ｓ・2n・Rm） 但し、μ；クラッチ板の摩擦係数、S;ピストンへの圧
力作用面積、n;フリクションディスク枚数、Rm;フリク
ションディスクのトルク伝達有効半径で、クラッチ油圧
Ｐを増大させると、クラッチ締結力Ｔも比例して増大す
る。
次に、作用を説明する。
まず、実施例での駆動力配分制御作動の全体的流れ
を、第７図に示すフローチャート図により説明する。
ステップａでは、各センサ41,42,43から左前輪速wf1,
右前輪速wf2,後輪回転速度Nrが読み込まれる。
ステップｂでは、前記ステップａで読み込まれた左前
輪速wf1と右前輪速wf2とタイヤ径ｒとから、車速Vfと前
後輪回転速度差ΔＮと左右前輪回転速度差Δｎが演算に
より求められる。車速Vfは、左右前輪速wf1,wf2の小さ
い方とタイヤ径ｒとから次式で求められる。
Vf＝ｒ＊｛min（wf1,wf2）｝ 尚、車速Vfは、左右前輪速wf1,wf2の平均値により求
めても良いし、また、直後、絶対車速を検出しても良
い。
前後輪回転速度差ΔＮは、後輪回転速度Nrと平均前輪
回転速度とから次式で求められる。
ΔＮ＝Nr−｛（wf1＋wf2）/2｝ 尚、これは、前後輪の差動回転検出により直接検出し
ても良い。
左右前輪回転速度差Δｎは、左前輪速wf1と右前輪速w
f2とから次式により求められる。
Δｎ（＝|wf1−wf2|） 尚、この左右前輪回転速度差Δｎは、旋回半径Ｒなら
びに横加速度Ygを演算により得るためのものである為、
操舵角θにより旋回半径Ｒを求めても、横加速度センサ
等で直接、横加速度Ygを検出しても良い。
ステップｃでは、前記ステップｂで求められた前後輪
回転速度差ΔＮがΔＮ≧０かΔＮ≦０かの判断がなされ
る。
そして、前記ステップｂからは、ステップｃの判断に
基づいてステップｄ（定速・加速時の制御）またはステ
ップｅ（減速時の制御）へ進む前後輪回転速度差ΔＮに
基づく制御と、ステップｆ（高速時の制御）へ進む車速
Vfに基づく制御とが並行して実用される。
ステップｄの定速・加速時の加工では、左右前輪回転
速度差Δｎと車速Vfとから横方向加速度Ygを求め、横方
向加速度Ygと前後輪回転速度差ΔＮによりクラッチ締結
力Txが演算される。尚、詳しくはの処理内容を示す第
８図により後述する。
ステップｅの減速時の制御では、車速Vfと前後輪回転
速度差絶対値｜ΔN|によりクラッチ締結力Tnegが演算さ
れる。尚、詳しくはの処理内容を示す第９図〜第11図
により詳述する。
ステップｆの高速時の制御では、車速Vfのみによりク
ラッチ締結力Tvが演算される。尚、詳しくはの処理内
容を示す第12図及び第13図により後述する。
ステップｇ及びステップｈは、それぞれ逆側のクラッ
チ締結力Tx,Tnegを０（ゼロ）に設定する。
ステップｉでは、目標クラッチ締結力Ｔ＊が、各クラ
ッチ締結力Tx,Tneg,Tvのうち最大値を選択することによ
り求められる。
Ｔ＊＝max（Tx,Tneg,Tv） ステップｊでは、前記目標クラッチ締結力Ｔ＊が得ら
れるクラッチ圧制御信号（ｉ）が電磁比例リリーフバル
ブ46に出力される。
次に、前記ステップｄでの定速・加速時の制御処理内
容を第８図のフローチャート図により説明する（特願
昭62−36036号参照）。
ステップ100では、前記ステップｂでの各データに基
づいて旋回半径Ｒが演算により求められる。
尚、旋回半径Ｒの演算式は、以下の通りである。
次のステップ101〜ステップ109で旋回半径Ｒの増大割
合の減少及び増加方向の変化速度を規制するローパスフ
ィルタが実現される。
ステップ101では、前記ステップ100で得られた旋回半
径Ｒと１周期前の旋回半径R0との差により単位時間当り
の変化量ΔＲが演算により求められる。
ステップ102では、ΔＲの正負を判断し、旋回半径Ｒ
が増加方向か減少方向かの判断がなされ、以後の処理ル
ートを異ならせる。
ステップ102でΔＲが正、即ち、旋回半径Ｒが増加方
向である場合には、ステップ103でその変化幅が設定値A
4よりも大きいか否かが判断され、この設定値A4が旋回
半径Ｒが増加する場合のローパスフィルタの値となる。
そして、ステップ103でΔＲがA4より大きい場合は、
ステップ104に進んでフィルタリングされ、旋回半径Rx
が、R0＋A4の演算式により求められる。
また、ステップ103でΔＲがA4より小さい場合は、ス
テップ105へ進み、演算による旋回半径Ｒがそのまま旋
回半径Rxとしてセットされる。
一方、ステップ102でΔＲが負、即ち、旋回半径Ｒが
減少方向である場合には、ステップ106でその変化幅が
所定値A5より大きいか否かが判断され、この設定値A5が
旋回半径Ｒが減少する場合のローパスフィルタの値とな
る。尚、前記設定値A5は所定値A4よりも大の値である。
そして、ステップ106で｜ΔR|がA5より大きい場合
は、ステップ107へ進んでフィルタリングされ、半径方
向RxがR0−A5の演算式により求められる。
また、ステップ106で｜ΔR|がA5より小さい場合は、
ステップ108へ進み、演算による旋回半径Ｒがそのまま
旋回半径Rxとしてセットされる。
ステップ109では、今回の制御周期で求められた旋回
半径Rxの値がΔＲの演算用のR0として記憶される。
ステップ110では、ローパスフィルタにかけられた旋
回半径Rxと、車速Vfとによって横加速度Ygが演算により
求められる。
尚、演算式は、以下の通りである。
ステップ111では、比例係数（ゲイン）Ｋが前記横加
速度Ygを用いて下記の演算式により求められる。
ステップ112では、前記ステップｂで求められた前後
輪回転速度差ΔＮの補正値ΔNxが求められる。
尚、前記補正値ΔNxはΔＮ＜０の場合は、タイトコー
ナとみなしてΔNx＝０とし、ΔＮ≧０の場合は、旋回軌
跡分の補正を行なって、ΔNx＝ΔＮ−ｆ（Rx,Vf）とす
る。
ステップ113では、前記比例係数Ｋと補正値ΔNxとか
らクラッチ締結力Th（＝Ｋ・ΔNx）が演算により求めら
れる。
ステップ114では、所定の比例係数Klと前後輪回転速
度差ΔＮとからクラッチ締結力Tl（＝Ｋ・ΔＮ）が演算
により求められる。
ステップ115では、クラッチ締結力Txとして前記両ク
ラッチ締結力Th,Tlのうち大きい方の値が選択される。
つまり、 Th≧Tlの時 Tx＝Th Th＜Tlの時 Tx＝Tl として設定される。
このように、クラッチ締結力Txは、通常、旋回半径Ｒ
の値にフィルタをかけることにより間接的に横加速度Yg
によって決定する比例係数Ｋの値にフィルタをかけて求
められたクラッチ締結力Thとなるが、極端に小さな値と
はならないように、実測値の基づいて求められる所定の
クラッチ締結力Tlが最低得られるようにしている。
次に、前記ステップｅでの減速時の制御処理内容を
第９図のフローチャート図により説明する。
ステップ120では、ゲインKnegが車速Vfの関数により
求められる。
このゲインKnegは、第10図及び第11図に示すように、
前後輪回転速度差ΔＮが負から正に転じる車速V0までは
Kneg＝０であり、車速V0から車速V1まではKneg＝０〜K0
まで徐々に増大し、車速V1を越えたらKneg＝K0の値とな
る。
ステップ121では、前記ステップ200で得られたKneg
と、前後輪回転速度差絶対値｜ΔN|とからクラッチ締結
力Tnegが次式での演算により求められる。
Tneg＝Kneg＊｜ΔN| 次に、前記ステップｆでの高速時の制御処理内容を
第12図のフローチャート図により説明する。
ステップ130では、車速Vfのみによる関数でクラッチ
締結力Tvが次式での演算により求められる。
Tv＝ｆ（Vf） この車速関数ｆ（Vf）は、第13図に示すような内容
で、車速感応によるクラッチ締結力の増加は、高速走行
時の安定性が主眼であるので、クラッチ締結力Tvがゼロ
以上となる始点の車速V2はおよそ80km/hで、最大クラッ
チ締結力Tv maxに達する車速V3はおよそ120km/h程度と
し、低・中速時の旋回性に影響が及ばない範囲とする。
また、最大クラッチ締結力Tv maxは、高速直進安定性
を満足する値であり、且つ、加速旋回時にステア特性を
弱アンダーステア特性にするのに十分な値とする。
次に、走行時における作用を説明する。
（イ）低・中速での定速・加速時 例えば、80km/h以下の低・中速での定速・加速時に
は、車速対応のクラッチ締結力Tvがほぼゼロである為、
クラッチ締結力Txが目標クラッチ締結力Ｔ＊として選択
される。
従って、先願の特願昭62−36036号の明細書に述べた
ように、良好な旋回性が実現される。
（ロ）減速時 減速時には、高車速でない限り、クラッチ締結力Tneg
が目標クラッチ締結力Ｔ＊として選択される。
従って、先願の特願昭62−259037号の明細書に述べた
ように、高い減速走行安定性が得られる。
（ハ）高速走行時 例えば、80km/h以上の高速走行時には、クラッチ締結
力Txとクラッチ締結力Tvとの値うち大きい方の値が目標
クラッチ締結力Ｔ＊として選択される。つまり、前後輪
回転速度差ΔＮが小さい場合でも車速Vfが高車速の場合
は、クラッチ締結力Tvの値が目標クラッチ締結力Ｔ＊と
して選択される。
従って、高速直進走行時においては前後輪回転速度差
ΔＮが発生する前から多板摩擦クラッチ15が車速Vfによ
り締結される為、レーンチェンジ時や微小な外乱に対し
ての安定性が高い。また、高速旋回加速時には、車速対
応のクラッチ締結で回頭性の低い弱アンダーステア特性
が得られる為、高速回転時にドライバーは安心してハン
ドル操作を行なうことが出来る。
以上説明してきたように、実施例の四輪駆動車の駆動
力配分制御装置Ｄにあっては、前後輪回転速度差ΔＮに
基づいて得られるクラッチ締結力TxまたはTnegと、車速
Vfのみに基づいて得られるクラッチ締結力Tvとのうちい
ずれか最大値を選択して目標クラッチ締結力Ｔ＊を得る
ようにした為、低・中速走行での加・減速の安定性と、
高速直進走行での安定性と、高速旋回加速での最適なス
テア特性とを全て満足出来るという効果が得られる。
尚、実際の走行では、上記（イ）〜（ハ）のように走
行状況が明確に異なることは少なく、各要素が複合的に
なっているが、各要素によるクラッチ締結力のうち影響
度のいちばん大きな最大値を選択することで安定サイド
に制御されることになる。
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、油圧制御アクチュエータとして
電磁比例式リリーフバルブを用いた例を示したが、他の
手段、例えばデューティ制御信号を用いる場合にはソレ
ノイド開閉弁構造のもの等としてもよい。
また、実施例では、クラッチ手段として油圧締結によ
る多板摩擦クラッチを示したが、電磁クラッチや粘性ク
ラッチ等を用いてもよい。
（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の四輪駆動車の駆動
力配分制御装置にあっては、駆動系クラッチ手段のクラ
ッチ締結力を増減制御するクラッチ制御手段は、前後輪
回転速度差に基づいて検出される前後輪回転速度差が大
きいほど大きな値によるクラッチ締結力を演算する第１
の演算手段と、車速のみに基づいて検出される車速が高
車速であるほど大きな値によるクラッチ締結力を演算す
る第２の演算手段と、第１の演算手段からのクラッチ締
結力と第２の演算手段からのクラッチ締結力との最大値
を選択して目標クラッチ締結力とする最大値選択手段と
を持つ手段であるため、低・中速走行での加・減速の安
定性と、高速直進走行での安定性と、高速旋回加速での
最適なステア特性とを全て満足出来るという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の四輪駆動車の駆動力配分制御装置を示
すクレーム概念図、第２図は実施例の駆動系クラッチ制
御装置が適用される四輪駆動車を示す図、第３図は実施
例装置のトランスファ装置を示す断面図、第４図は実施
例装置のコントロールユニットを示すブロック線図、第
５図はクラッチ油圧とクラッチ締結力の関係特性図、第
６図は指令電流値とクラッチ圧の関係特性図、第７図は
実施例装置のコントロールユニットでの駆動力配分制御
作動の流れを示すフローチャート図、第８図は定速・加
速時の制御処理作動の流れを示すフローチャート図、第
９図は減速時の制御処理作動の流れを示すフローチャー
ト図、第10図は車速に対するゲイン特性図、第11図は車
速に対する前後輪回転速度差特性図、第12図は高速時の
制御処理作動の流れを示すフローチャート図、第13図は
車速に対するクラッチ締結力特性図である。 １……駆動系クラッチ手段 ２……検出手段 201……前後輪回転速度差検出手段 202……車速検出手段 ３……クラッチ制御手段 301……第１の演算手段 302……第２の演算手段 303……最大値選択手段

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジン駆動力を前後輪に分配伝達するエ
    ンジン駆動系の途中に設けられ、外部からのクラッチ締
    結力により伝達トルクの変更ができる駆動系クラッチ手
    段と、所定の検出手段からの検出信号に基づいてクラッ
    チ締結力を増減制御する制御信号を出力するクラッチ制
    御手段と、を備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置に
    おいて、 前記検出手段として、前後輪回転速度差検出手段と車速
    検出手段とを含み、 前記クラッチ制御手段は、前後輪回転速度差に基づいて
    検出される前後輪回転速度差が大きいほど大きな値によ
    るクラッチ締結力を演算する第１の演算手段と、車速の
    みに基づいて検出される車速が高車速であるほど大きな
    値によるクラッチ締結力を演算する第２の演算手段と、
    第１の演算手段からのクラッチ締結力と第２の演算手段
    からのクラッチ締結力との最大値を選択して目標クラッ
    チ締結力とする最大値選択手段とを持つ手段である事を
    特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。
  2. 【請求項２】前記第２の演算手段は、車速が設定値より
    小さい場合にクラッチ締結力をゼロ近辺の最低値とする
    手段である特許請求の範囲第１項記載の四輪駆動車の駆
    動力配分制御装置。
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