JP2794207B2 - 4輪駆動車の駆動制御装置 - Google Patents

4輪駆動車の駆動制御装置

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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4輪駆動車、特に、前輪と後輪との間で差動
作用を行うセンタディファレンシャルを備えた4輪駆動
車の駆動制御装置に関する。
(従来技術) 自動車の4輪駆動装置においては、前輪と後輪との間
にセンタディファレンシャルを設けることが従来から行
われている。このようにセンタディファレンシャルを設
けることによって、その差動作用によりタイトコーナブ
レーキ現象等が回避され安定した4輪駆動が可能にな
る。しかし、このように4輪駆動装置にセンタディファ
レンシャルを設けた場合には、悪路走行等においていず
れかの車輪がスリップを生じたり空転したときに、セン
タディファレンシャルの差動作用により全駆動力が減少
するため、十分な走行性能が得られないということか
ら、例えばクラッチ手段からなる差動制限装置を設け
て、前輪の回転速度と後輪の回転速度との差が所定値以
上になるようなスリップ状態においてはこの差動制限装
置を作動させて前輪と後輪とが直結された状態とし、そ
れ以外の走行時には差動制限装置の作動を解除してセン
タディファレンシャルの差動作用を許すよう構成するこ
とが従来から行われている。そして、このようにセンタ
ディファレンシャルを設けるとともにセンタディファレ
ンシャルの差動作用を制限する差動制限装置を設けた4
輪駆動車の駆動制御装置として、従来、例えば特開昭62
−26153公報に記載されているように、車輪の回転速度
や舵角等の情報を入力し、前・後輪の目標回転速度差を
舵角等によるマップから決定して、実際の回転速度差が
目標回転速度差に近付くよう差動制限装置をフィードバ
ック制御するようにしたものが提案されている。
ところで、差動制限装置をフィードバック制御するに
ついて制御目標値を上記のように回転速度差で認定する
のでは、車両のいろいろな走行状態、例えばアンチロッ
クブレーキシステム(略して、ABS)のオン・オフ状
況、舵角が大きい場合のタイトコーナブレーキング,ス
タックの発生等の種々の条件に応じて広範囲で多様な制
御特性を得ようとした場合に、各条件毎の数多くのマッ
プと複雑な制御部を要することになり、処理時間が長く
なってフィードバック制御の応答性が悪化するといった
問題が生ずる。そこで、制御目標をスリップ率によって
設定することにより、多様な条件に対応した簡潔な制御
を図ることが提案されている。しかしながら、スリップ
率によって制御目標値を設定したのでは、フィードバッ
ク制御においてこれを実際の駆動状態を示す入力信号と
比較して制御量を決定するまでの処理時間が長くなると
いった問題があって、応答性が十分に向上されない。
(発明の目的) 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、
4輪駆動車の差動制限手段によるスリップ率の制御の応
答性を向上させることを目的とする。
(発明の構成) 本発明に係る4輪駆動車の駆動制御装置の構成は、第
1図(a)に示すように、駆動系が、前輪と後輪との間
で差動作用を行うセンタディファレンシャルと、該セン
タディファレンシャルの差動作用を制限して前・後輪を
直結状態に近付ける差動制限手段とを備えた4輪駆動装
置で構成された4輪駆動車の駆動制限装置において、車
輪の回転速度を検出する車輪速度検出手段と、前・後車
輪間の目標スリップ率を設定する目標スリップ率設定手
段と、設定された目標スリップ率を前・後車輪の回転速
度差の目標値に変換する目標値変換手段と、前記車輪速
度検出手段の検出値より求めた前・後輪の回転速度差が
前記目標値変換手段により回転速度差に変換された制御
目標値になるよう前記4輪駆動装置の差動制限装置を制
御するフィードバック制御手段を備えたことを特徴とし
ている。
また、本発明は、第1図(b)に示すように、車両の
駆動状態を検出する駆動状態検出手段の出力により当該
車両の種々の走行状況を判断する走行状況判断手段を設
け、該走行状況判断手段により判断された走行状況に応
じて目標スリップ率設定手段による目標スリップ率の設
定値を変更するよう構成することができる。
(作用) 目標スリップ率設定手段によってスリップ率の形で設
定された制御目標値は、目標値変換手段によって前・後
車輪の回転速度差に変換される。そして、車輪速度検出
手段の検出値である前・後車輪の回転速度から求めた回
転速度差が、変換された上記目標値と比較され、実際の
回転速度差が目標回転速度差になるよう差動制限装置の
操作量が決定される。そして、それにより、センタディ
ファレンシャルの差動作用が制限され、前・後輪の回転
速度差が上記制御目標値となるようフィードバック制御
が行われる。
また、目標スリップ率を車両の種々の走行状況に応じ
て変更するよう構成したものにおいては、走行状況毎に
最適な目標値が選択される。
(実施例) 以下、実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す全体システム図であ
る。この実施例においては、エンジンとトランスミッシ
ョンとからなるパワープラント1は車両前部に縦置きで
配置され、その出力軸2は後方へ車両中間部まで延びて
センタディファレンシャル3にギヤ連結されている。そ
して、センタディファレンシャル3の二つの出力部から
前輪駆動軸4および後輪駆動軸5が前後に延び、それら
の先端にはフロントディファレンシャル6およびリヤデ
ィファレンシャル7を介し左右前輪8,9および左右後輪1
0,11の車軸12,13,14,15がそれぞれ連結されている。
センタディファレンシャル3には、差動制限のための
油圧クラッチ16が設けられている。そして、この油圧ク
ラッチ16へ締結油圧を供給する油圧通路17には、コント
ローラ18によってデューティ制御される油圧制御弁19が
設けられている。
車両には、四つの車輪8〜11のそれぞれの回転速度を
検出する回転速度センサ20a,20b,20c,20dが設けられ、
これらセンサ20a〜20dの検出信号は上記コントローラ18
に入力される。
また、コントローラ18には、エンジンのスロットル弁
21に付設されたスロットル開度センサからのスロットル
開度信号,ハンドル22の操作角度(舵角)を検出する舵
角センサからの舵角信号,上記油圧通路17に設けられた
油圧センサ23からの油圧信号および油温センサ24からの
油温信号がそれぞれ入力される。さらにまた、コントロ
ーラ18には、アンチロックブレーキシステム(ABS)を
制御するABSコントローラ25からのABS信号,電子制御式
自動変速機(EAT)の制御装置であるEATコントローラ26
からのギヤ位置信号等が入力される。
第3図(a)は上記制御システムにおける制御系の全
体ブロック図である。この図に見るように、制御系は判
断部(A)と制御部(B)に分けられていて、判断部
(A)には車両の駆動状態を示す上記各信号が入力され
る。そして、判断部(A)では、第3図(b)に示すよ
うに、例えば、左右前輪8,9の回転速度ωFRFLから前
輪速度ωが計算され、左右後輪10,11の回転速度ωRR,
ωRLから後輪速度ωが計算される。その他、四つの車
輪8〜11の回転速度のうち最も小さい回転速度の値によ
って車速Vが計算され、また、前輪速度ωおよび後輪
速度ωから前後輪速度比Sと前後輪速度差Δωが計算
される。また、判断部では、各入力信号および上記各計
算値を基に、ABSが“ON"の状態,アンチロックブレーキ
ング時,スタック状態,発進時等の走行状況の判断が行
われる。そして、各走行状況に応じた制御目標値が設定
される。この制御目標値は、スタック制御等を除き、ま
ずスリップ率ΔSの上限ΔSmaxおよび下限ΔSminの設定
の形で行われる。ここで、上限ΔSmaxとは、前輪速度ω
が後輪速度ωより大きい場合の設定値であって、後
述する不感帯の上限を規定する。また、下限ΔSmin
は、後輪速度ωが前輪速度ωより大きい場合の設定
値であって、同じく不感帯の下限を規定する。そして、
これらΔSmaxおよびΔSminは、前輪速度ωおよび後輪
速度ωの大きい方(走行状態によっては小さい方)の
値を乗ずることによって回転速度差の上限Δωmaxおよ
び下限Δωminに変換される。また、スタック制御等に
おいては、直接ΔωmaxおよびΔωminの設定がなされ
る。
また、第3図(c)は上記制御部(B)の詳細ブロッ
ク図であり、第4図はこの制御部(B)において規定さ
れる制御特性の詳細図である。制御部(B)には上記判
断部(A)によって設定された回転速度差の上限Δω
maxおよび下限Δωminが入力される。制御部(B)で
は、実際の回転速度差Δωが上限Δωmaxを越えないと
き、あるいは下限Δωminを越えないときはクラッチ油
圧の目標値Tmax(前輪速度ωが後輪速度ωより大き
い場合)あるいはTmin(後輪速度ωが前輪速度ω
り大きい場合)をゼロとして、センタディファレンシャ
ル3の自由な差動作用を許す。そして、Δωが上限Δω
maxを越えたとき、あるいは下限Δωminを越えたとき
は、その差に応じてリニアにTmaxおよびTminを変化させ
る。つまり、上限Δωmaxおよび下限Δωminによって規
定される領域を一種の不感帯とする比例制御を行う。そ
して、ΔωとΔωmaxとの差、あるいはΔωとΔωmin
の差が一定限度を越えると、リミッタを働かせて最大油
圧とする。次いで、制御部(B)ではこれら上限側およ
び下限側の目標クラッチ油圧TmaxおよびTminの加算信号
を発生させて、その加算信号Tにタイムラグをもってゲ
インKを掛けることで、Tが最大のときに実際に最大の
締結油圧となるよう油圧制御弁19の制御量Mを決定す
る。そして、その制御量Mを油温等の補正信号によって
補正し、バルブ制御信号として出力する。
なお、このように制御系を判断部(A)と制御部
(B)とに分け、その各々の処理を別個のルーチンで行
わせるようにした場合、判断部の処理をメインルーチン
とし、制御部の処理は割り込みによって行う。
この実施例では、上記のようにスリップ率が回転速度
差に変換されて出力されるため、回転速度差の形で見る
実際の駆動状態との比較が容易であって、そのため制御
の処理時間が短縮される。また、スリップ率は変動があ
って振れが大きいが、これを回転速度差に変換すること
で安定した目標値が得られる。
また、走行状況に応じて上記のように上限Δωmax
下限Δωminを設定し、これらによって規定される領域
を不感帯とする制御を行うようにするので、多様な制御
特性が容易に得られる。その際、上限Δωmaxあるいは
下限Δωminを越えた領域での特性は、二次曲線等いろ
いろな形に変更することができ、また、Δωmaxおよび
Δωminの値の取り方によって、ロック領域を広げた
り、あるいはフリー領域を広げたりといった特性の変更
も簡単に行える。
次に、上記実施例の制御を第5図および第6図に示す
フローチャートを基に詳細に説明する。
第5図は入力部および判断部の処理を実行するフロー
を示す。
スタートし、まず、四つの車輪8〜11のそれぞれの回
転速度ωFRFLRRRLを入力し、次いで、舵角
θ,油温O.T.,油圧O.P.,ABS信号,ギヤ位置G,スロット
ル開度THOを順次入力する。
そして、ωFRFLRRRLのうち最も小さい値を
基に車速Vを計算する。また、左右前輪8,9の回転速度
ωFRFLから前輪速度ωを計算し、左右後輪10,11の
回転速度ωRRRLから後輪速度ωを計算する。そし
て、前輪速度ωおよび後輪速度ωから前後輪速度比
Sを求め、次いで前後輪速度差Δωを計算する。
つぎに、各走行状態の判断のステップに移り、まず、
ABSが“ON"の状態かどうかを見る。そして、イエスすな
わちABSが“ON"であれば、目標スリップ率の上限ΔSmax
を10と設定し、下限SΔminを−10と設定する。センタ
ディファレンシャル3の自由な差動作用を許した状態で
はABSとしての機能が働かないため、ここではある程度
スリップ率を制限することになる。そして、ΔSmaxに前
輪速度ωと後輪速度ωのうちの大きい方の値を掛け
る形でΔSmax回転速度差の上限Δωmaxに変換し、ま
た、同様にΔSminにωとωのうちの大きい方を掛け
る形でΔSminを回転速度差の下限Δωminに変換する。
また、ABSが“ON"でないときは、つぎにタイトコーナ
ブレーキング制御の状況かどうかを判断するスロットル
に移り、まず、ハンドル舵角θが例えば360゜といった
所定の角度より大きいかどうかを見て、イエスであれ
ば、つぎに、車速Vが10km/hよりも小さいかどうかを見
る。
そして、V<10km/hであれば、内輪差が大きくてタイ
トコーナブレーキングが発生する状況と判断して、前輪
側により大きな回転速度を許容するよう、Δωmaxを50
とし、Δωminはゼロとする。
また、θ≦360゜あるいはV≧10km/hであるときは、
つぎにスタック制御を判断するステップに移る。そし
て、V<5km/hかどうかを見て、V<5km/hであれば、ス
ロットル開度THOが20%より小さいかどうかを見て、小
さければ、つぎに前後輪速度比Sが2より大きいかどう
かを見る。そして、V<5km/hで、THO<20%で、かつS
>2ということであれば、スタックが発生していると判
断し、直結状態となるようΔωmaxおよびΔωminをゼロ
にする。
V≧5kg/h,THO≧20%あるいはS≦2であって、スタ
ック発生の状況でないというときは、つぎに発進制御の
状況を判断するステップに移る。そして、まず、V<20
km/hかどうかを見て、V<20km/hであれば、つぎにギヤ
位置Gが1速かどうかを見る。
1速であれば、つぎにTHO≧50%かどうかを見て、イ
エスであれば、つぎにθ<60゜かどうかを見る。そし
て、V<20km/hで、ギヤ位置Gが1速で、THO≧50%
で、θ<60゜であるというときは、発進制御の状況であ
ると判断し、この場合には直結状態に近付くようΔSmax
を0.02とし、ΔSminを−0.01とする。そして、このΔS
maxおよびΔSminを、それぞれに前輪速度ωおよび後
輪速度ωの小さい方の値を乗ずることによって回転速
度差の上限Δωmaxおよび下限Δωminに変換する。
つぎに、V≦20km/hか、ギヤ位置Gが1速以外か、TH
O<50%か、θ≧60゜のいずれかであるときは、つぎの
状況判断のステップに移る。
ここでは、まず、車速Vが70km/hを越えているかどう
かを見て、70km/hを越える高速走行時というときは、つ
ぎに、前後輪速度比Sが1.2より大きいかどうかを見
る。そして、V>70km/hがS>1.2ということであれ
ば、いずれかの車輪が滑動状態で内部循環トルクが大き
くなって燃費の悪化しやすい状況であると判断して、Δ
Smaxは0.5、ΔSminは−0.5というようにある程度の差動
作用を許すような目標値を設定する。そして、このΔS
maxおよびΔSminを、それぞれに前輪速度ωおよび後
輪速度ωの小さい方の値を乗ずることによって回転速
度差の上限Δωmaxおよび下限Δωminに変換する。
そして、以上のような状況でないときは、他の走行状
況を判断するステップに移り、それぞれの状況に応じた
制御目標値を設定することになる。
このようにして設定され変換された上限および下限の
目標値ΔωmaxおよびΔωminは制御部へ出力される。
第6図は制御部の処理を実行するフローである。
ここでは、スタートして、まず、ΔωmaxおよびΔω
minを入力する。
つぎに、実際の前後輪速度差Δωを入力し、次いで、
Δωが上限Δωmaxを越えていないかどうかを見る。そ
して、Δωが上限Δωmaxを越えていない(Δω−Δω
max≦0)ということであれば、第4図(a)に示す特
性に従って目標クラッチ油圧の上限Tmaxをゼロとする。
また、ΔωがΔωmaxを越えた(Δω−Δωmax>0)
というときは、つぎに、ΔωとΔωmaxとの差が一定限
度A以内であるかどうかを見て、一定限度A以内である
(Δω−Δωmax≦A)というときはTmaxをI/A・(Δω
−Δωmax)の形で設定する。
一方、ΔωとΔωmaxとの差が一定限度Aを越えた
(Δω−Δωmax>A)というときは、リミッタを働か
せてTmaxを1に制限する。
また、同様にしてΔωとΔωminの値を基に、第4図
(b)の特性に従い下限Tminの設定を行う。
そして、つぎに、TmaxとTminの二つを加算する形でク
ラッチ油圧の目標値Tを求め、次いで、リミッタを働か
せてTの値を1以下に制限した後、ゲインKを掛けてク
ラッチ油圧の制御量Mを決定する。
つぎに、油温(O.T.)による補正量Cを加え最終的な
制御量Mによって油圧制御弁19の制御を行う。
(発明の効果) 本発明は上記のように構成されているので、4輪駆動
車において前後輪のスリップ率を応答性良くフィードバ
ック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明の全体構成図、第2図は
本発明の一実施例の全体システム図、第3図(a)〜
(c)は同実施例における制御系の構成を示すブロック
図、第4図は同実施例における制御特性図、第5図およ
び第6図は同実施例の制御を実行するフローチャートで
ある。 1:パワープラント、3:センタディファレンシャル、8〜
11:車輪、16:油圧クラッチ(差動制限装置)、18:コン
トローラ、19:油圧制御弁、20a〜20d:回転速度センサ、
21:スロットル弁、22:ハンドル、25:ABSコントローラ、
26:EATコントローラ、(A):判断部、(B):制御
部。
フロントページの続き (72)発明者 外山 薫 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−106138(JP,A) 特開 昭63−170129(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60K 17/348

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動系が、前輪と後輪との間で差動作用を
    行うセンタディファレンシャルと、該センタディファレ
    ンシャルの差動作用を制限して前・後輪を直結状態に近
    付ける差動制限手段とを備えた4輪駆動装置で構成され
    た4輪駆動車の駆動制御装置において、車輪の回転速度
    を検出する車輪速度検出手段と、前・後車輪間の目標ス
    リップ率を設定する目標スリップ率設定手段と、設定さ
    れた目標スリップ率を前・後車輪の回転速度差の目標値
    に交換する目標値変換手段と、前記車輪速度検出手段の
    検出値より求めた前・後輪の回転速度差が前記目標値変
    換手段により回転速度差に交換された制御目標値になる
    よう前記4輪駆動装置の差動制限装置を制御するフィー
    ドバック制御手段を備えたことを特徴とする4輪駆動車
    の駆動制御装置。
  2. 【請求項2】車両の駆動状態を検出する駆動状態検出手
    段の出力により当該車両の種々の走行状況を判断する走
    行状況判断手段を設け、該走行状況判断手段により判断
    された走行状況に応じて目標スリップ率設定手段による
    目標スリップ率の設定値を変更する請求項1記載の4輪
    駆動車の駆動制御装置。
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