JP2917076B2 - ４輪駆動車の自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４輪駆動車における前
後輪へのトルク配分率を変更する摩擦係合手段の制御と
自動変速機の制御とを一体的に考慮した、４輪駆動車の
自動変速機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、４輪駆動車のトランスファ装置
（あるいは差動装置）における駆動力配分クラッチ（あ
るいは差動制限クラッチ：以降はセンタデフクラッチの
名称で代表させる）等の摩擦係合手段の締結力を制御
し、前後輪へのトルク配分率を任意に制御し得るように
構成した技術が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６２−１９８５２２号公報
には、車速、操舵角から決定される目標ヨーレートにセ
ンサ系から検出された実ヨーレートが追随するようにセ
ンタデフクラッチの締結力を制御し、旋回時における安
定性を確保するようにした技術が開示されている。

【０００４】これは、従来２輪駆動から４輪駆動へ、あ
るいは４輪駆動から２輪駆動への切換は前後輪の回転速
度差に基づいて行われていたため、旋回中に駆動状態の
切換えが行われると、車両駆動力やステアリング特性が
それに伴って変化し、旋回走行安定性が著しく低くなっ
てしまうため、これに対処することを考慮したものであ
る。

【０００５】この技術によれば、路面状態や走行状態の
如何に拘らず、常にそのときの車速及び操舵角等から決
定される目標ヨーレートに実ヨーレートが一致するよう
に前後輪へのトルク配分率が制御されるため、旋回時に
スピンやステアリング特性の急変のない高い旋回性能を
実現させることができるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の
運転状況は、ドライバーの意思や交通状況に従い時々刻
々と変化するのに対し、前記センタデフクラッチのクラ
ッチ圧制御は、その時点での制御因子の状態、例えば
「前後輪の相対回転は・・・？、」、「操舵角は・・
？」、・・・の問いに従いまず当該クラッチ圧を発生す
るためのデューティ比が決定され、それに応じてソレノ
イド等が該デューティ比に依存して駆動された結果、ソ
レノイド等から発せられるパイロット圧が変化させら
れ、このパイロット圧の変化によってセンタデフクラッ
チのクラッチ圧が変化させられるものであるため、車両
の運転状態が急変した場合には制御遅れが発生するとい
う問題があった。

【０００７】周知のように制御遅れを解消するためにゲ
インを上げた場合は、今度はハンチングが生じ易くなる
ため、該ゲインは簡単には上げられないという事情があ
る。

【０００８】ところで、自動変速機における自動変速
は、変速前後のエンジントルク格差やギヤ比の差によっ
て車両の駆動力を瞬間的に変化させるものであり、上述
した制御遅れをもたらす最も大きな要因となる。

【０００９】従来制御では、このセンタデフクラッチの
クラッチ圧の制御と自動変速機の変速点の制御は、基本
的にそれぞれ独立したものであったため、制御遅れによ
って旋回性能が損なわれることへの対応は特になされて
いないというのが実状であった。

【００１０】なお、関連した技術として、従来旋回時に
は自動変速機の自動変速を禁止するようにした技術が提
案されている。

【００１１】しかしながら、この技術は旋回時を操舵角
等から一義的に決定するものであったため、例えば自動
変速を実行しても何等支障がないような走行状態でも変
速が禁止されたりすることがあり、現実の走行状態と変
速制御の規制とが必ずしも合致せず、適正なときに適正
な駆動力が得られないことがあるというような問題が発
生することがあった。又、当然の如く旋回時以外は機能
しないという問題もあった。

【００１２】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、４輪駆動車におけるセンタデフ
クラッチの制御と自動変速機の変速制御とを有機的に合
体させ、現実の車両状態に合致した自動変速制御ができ
るような４輪駆動車の自動変速機の制御装置を提供し、
上記課題を解決せんとしたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその要
旨を示すように、前後輪へのトルク配分率を制御する摩
擦係合手段を有し、車速、操舵角等から決定される目標
ヨーレートに実ヨーレートが追随するように、前記摩擦
係合手段の締結力を制御して自動変速機から前後輪への
トルク配分率を制御するように構成した４輪駆動車の自
動変速機の制御装置において、車両の走行状態に基づい
て、予め定められた変速パターンに従って前記自動変速
機の変速段を電子的に制御する手段と、前記摩擦係合手
段の締結力が所定値以上か否かを判断する手段と、前記
摩擦係合手段の締結力が所定値より大きいと判断された
ときは、前記自動変速機の変速を規制する手段と、を備
えたことにより、上記課題を解決したものである。

【００１４】

【作用】本発明においては、駆動力の配分率を制御する
センタデフクラッチのクラッチ圧の制御を車速、操舵角
等から決定される目標ヨーレートに実ヨーレートを追随
させるようにして行うという構成を採用し、その上で、
現時点で自動変速を規制すべき程車両が不安定な状態に
あるか否かを、そのときのセンタデフクラッチの締結力
が所定値以上か否かを見ることによって判断するように
した。

【００１５】センタデフクラッチの締結力が所定値以上
か否かは、例えばセンタデフクラッチを制御するための
ソレノイドに対する指令値が所定値以上か否かを確認す
ることによって容易に判断することができる。センタデ
フクラッチの締結力は、一般に車両が不安定になるとき
ほど大きくなる傾向があり、従って、この締結力を確認
することにより車両の不安定度を推定することができ
る。

【００１６】例えば、路面状況が良く４輪がしっかりと
地面をグリップしているときは、車速及び操舵角等から
決定される目標ヨーレート通りの実ヨーレートが発生す
るため、基本的にセンタデフクラッチのクラッチ圧は低
い方に調圧される。しかしながら、特定の車輪が路面の
グリップ力を失ってスリップを開始すると、差動が許容
された状態では当該スリップにより車両の駆動力が失わ
れてしまうと共に実ヨーレートが目標ヨーレートからず
れるため、これを回復すべく前後輪の差動を制限する方
向、即ちセンタデフクラッチの締結力を増大する方向に
制御が移行することになる。

【００１７】本発明では、このような定性的傾向に着目
し、現時点での車両の不安定度をこのセンタデフクラッ
チの締結力によって推定し、車両が不安定であると推定
されたときにのみ自動変速機の変速制御を規制し、より
不安定になることを防止すると共に、必要以上に自動変
速が禁止されるのを防止して、支障のないときには自動
変速によって確実に駆動力の増強が得られるようにした
ものである。

【００１８】なお、本発明では目標ヨーレートに実ヨー
レートを「追随」させるようにしているが、この「追
随」は必ずしも常に「一致」させるように制御するとい
うことを意味してはおらず、例えば後述する実施例のよ
うに、締結力を増大させる方向には直ちに追随するが、
減少させる方向にはなましながらゆっくり追随させるよ
うにしてもよい。

【００１９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００２０】図２は、本発明が適用された、車両用４輪
駆動装置の実施例を示すスケルトン図である。

【００２１】図において、符号１０がエンジン、２０が
自動変速機、３０が遊星歯車式のセンタデファレンシャ
ル装置、４０がリヤプロペラシャフト、５０がチェー
ン、６０がフロントプロペラシャフト、７０がフロンド
デファレンシャル、８０がフロントドライブシャフト、
そして９０がセンタデフクラッチ（トルク配分率を変更
するための摩擦係合手段）、１００が制御装置（コンピ
ュータ）である。

【００２２】前記エンジン１０は、車両の前部に縦置き
にされている。エンジン１０の出力は、自動変速機２０
に伝達される。

【００２３】前記自動変速機２０は、流体式トルクコン
バータ２１及び補助変速部２２を備える。補助変速部２
２は、制御装置１００に取り込まれた車速Ｖ、スロット
ル開度θに基づいて、予め定められた変速マップに従っ
て油圧制御装置中のソレノイドバルブを電子的に切換え
ることにより、前進４段、後進１段の変速段を自動的に
切換える周知の構成とされている。但し、本実施例で
は、後述する制御フローにより、所定の条件が成立した
ときに当該マップに基づく自動変速が規制されるように
なっている。

【００２４】自動変速機を経た動力は、出力ギヤ２４を
介してセンタデファレンシャル装置３０に伝達される。

【００２５】センタデファレンシャル装置３０は、サン
ギヤ３１、該サンギヤ３１と噛合するプラネタリピニオ
ン３２、該プラネタリピニオン３２をサンギヤ３１の周
りで回転自在に支持するキャリア３３、及び前記プラネ
タリピニオン３２と噛合するリングギヤ３４を有する。

【００２６】自動変速機２０の出力ギヤ２４に伝達され
てきた動力は、このセンタデファレンシャル装置３０の
キャリア３３から入力され、一部はリングギヤ３４を介
してリヤプロペラシャフト４０へと伝達され、一部はサ
ンギヤ３１を介してチェーン５０へと伝達されるように
なっている。

【００２７】リヤプロペラシャフト４０側に伝達された
動力は、図示せぬリヤデファレンシャル、リヤドライブ
シャフトを介して左右の後輪へと伝達される。一方、チ
ェーン５０側に伝達された動力は、フロントプロペラシ
ャフト６０、フロントデファレンシャル７０、フロント
ドライブシャフト８０を介して図示せぬ左右前輪に伝達
される。

【００２８】ここで、センタデフクラッチ９０は、セン
タデファレンシャル装置３０のキャリア３３とサンギヤ
３１とをトルク伝達関係に接続する。このセンタデフク
ラッチ９０は、湿式の多板クラッチを有するもので、こ
れ自体は周知のものである。

【００２９】即ち、制御装置１００からの指令によって
図示せぬリニアソレノイドにより所定の値に調圧された
油圧をパイロット圧としてセンタデフクラッチ９０のク
ラッチ圧が任意の値に制御され、その結果このクラッチ
圧に応じた締結力（係合力）が発生するというものであ
る。

【００３０】なお、センタデフクラッチ９０の締結力の
大きさによりフロント側及びリヤ側のトルク分配比をリ
ングギヤ３４、サンギヤ３１の歯数比（半径比）から、
フロント側及びリヤ側の荷重分配率まで変化させること
ができる。

【００３１】なお、制御装置１００は、前述したよう
に、各種センサ群１０１、１０２・・・を介して走行状
態を示す各種信号を取り込み、この信号に基づいてエン
ジン１０、自動変速機２０を制御すると共に、センタデ
フクラッチ９０のクラッチ油圧Ｐgaを制御する構成とさ
れている。

【００３２】取込まれる信号には車速Ｖ、スロットル開
度θ、操舵角δ、前後輪の回転速度Ｎf 、Ｎr 、実ヨー
レートＹ等が含まれる。

【００３３】図３に、このクラッチ油圧Ｐgaを求めるた
めの制御フローを示す。

【００３４】図３は規定周期毎に繰り返される。

【００３５】まず、ステップ２０２において、車速Ｖ、
操舵角αが検出される。ステップ２０４では、この車速
Ｖ、操舵角αに依存して予め定められたマップにより、
目標ヨーレートＹo が求められる。ステップ２０６で
は、実際の車両の重心周りの回転角加速度、即ち実ヨー
レートＹが検出される。

【００３６】又、ステップ２０８においては、前後輪の
回転速度Ｎf 、Ｎr からの情報に基づいて、前後輪のス
リップ量ΔＮfrが求められる。

【００３７】ステップ２１０では、このスリップ量ΔＮ
frからセンタデフクラッチ９０の基本クラッチ油圧ＢＰ
gaがマップから求められる。

【００３８】ステップ２１２においては、実ヨーレート
Ｙと目標ヨーレートＹo との比較がなされる。

【００３９】この実施例に係る車両においては、基本的
にはオーバーステアリングの傾向を示すように設計され
ている。ニュートラルステアリングの傾向が認められた
とき、即ちステップ２１２でＮＯの判定がなされたとき
は、ステップ２１６に進んで、ステップ２１０において
求められた基本クラッチ油圧ＢＰgaがそのままクラッチ
油圧Ｐgaとされ、特にヨーレートに関連した補正は行わ
れない。

【００４０】一方、車両が過大にオーバーステアリング
となっていることが認められたとき、即ちステップ２１
２でＹＥＳの判定がなされたときは、車両が明らかに不
安定な状態であると推定されるため、ステップ２１４に
進んで、基本クラッチ油圧ＢＰgaに更にΔＰだけプラス
した分が最終的なクラッチ油圧Ｐgaとされる。

【００４１】即ち、前後輪のスリップ量ΔＮfrが大きい
ときは、基本クラッチ油圧ＢＰga自体が増大され、これ
に伴ってクラッチ油圧Ｐgaも増大されるが、これに加え
て実ヨーレートＹが目標ヨーレートＹo より大きいと
き、即ち過大なオーバーステアリングが検出されたとき
は、更にクラッチ圧Ｐgaが増大されることになる。

【００４２】次に、このクラッチ油圧Ｐgaに基づいて自
動変速機の自動変速を規制するフラグを立てるための制
御フローについて説明する。

【００４３】図４の制御フローは、規定周期毎に繰り返
される。

【００４４】まずステップ３０２において、クラッチ油
圧Ｐgaに依存して車両走行の不安定度指数ＫＰgaの値が
求められる。この演算は、具体的には今回のクラッチ油
圧Ｐga(i) と、前回の不安定度指数ＫＰga(i-1) から、
所定値（減少側なまし係数）Ａを引いたものとを比較し
て、このうち、大きい方の値とされる。

【００４５】この処理により、クラッチ油圧Ｐgaは時々
刻々と変化するのに対し、車両走行の不安定度指数ＫＰ
gaは、Ｐgaの増加に対しては直接的に反映されるが、減
少に対しては一定のなましが与えられることになる。

【００４６】これは、図５に示されるように、一度車両
不安定度が強くなった場合には「しばらくの間は不安定
度が強いもの」と判断するための処置である。

【００４７】このようにして車両走行の不安定度指数Ｋ
Ｐga(i) が求められると、次にステップ３０４及び３０
６において、ＫＰga(i) の上限をカットする処置がなさ
れる。これは、ステップ３０２において、ＫＰga(i) の
減衰に対しなまし処理を行っているため、過大なＫＰga
(i) が発生した後に、必要以上に長い時間車両を不安定
と誤認してしまうことを防止するための処置である。

【００４８】このステップ３０４、３０６の存在によ
り、例えば図６に示されるように、一時的に過大なＫＰ
ga(i) が演算されたとしても、実際に自動変速を規制す
るか否かの判定に用いるＫＰga(i) は、Ｂを上限とした
図の太い実線で示されるような値となる。

【００４９】ステップ３０８では、このようにして加工
・演算されてきたＫＰga(i) が所定値Ｃ以上か否かが判
定される。もし、ここで所定値Ｃ以上であると判定され
たときは、自動変速機２０で自動変速を規制しなければ
ならない程車両が不安定であると解されるため、ステッ
プ３１０に進んで、フラグＦが１に設定される。

【００５０】一方、車両走行の不安定度指数ＫＰga(i)
が所定値Ｃよりも小さかった場合には、自動変速機２０
の変速を規制しなければならない程車両は不安定ではな
いと解されるため、ステップ３１２に進んで、フラグＦ
が０に設定される。

【００５１】次に、このフラグＦの値を受けて実際に自
動変速機での自動変速を規制する制御フローについて説
明する。

【００５２】図７は、規定周期毎に実行される制御フロ
ーである。

【００５３】まず、ステップ４０２において、フラグＦ
の値が１か否かが判定される。もし、フラグＦの値が０
であったときには、車両が安定した状態である（自動変
速機２０の自動変速を規制する程には不安定ではない）
と判断されたことになるため、そのままこの制御フロー
を抜ける。即ち、自動変速機２０の変速制御は特に規制
されず、通常通り車速Ｖ及びスロットル開度θに基づい
て、予め定められた変速マップに従った変速が実行され
る。

【００５４】一方、ステップ４０２において、フラグＦ
の値が１であると判定されたときには、車両が不安定で
あると判定されたことになるため、この状態で駆動力が
急変するのは適当でないため、ステップ４０４以降に進
んで、自動変速を規制する処置がなされる。

【００５５】即ち、ステップ４０４では、現在の変速段
が第４速段であるか否かが判定される。もし、現在の変
速段が第４速段であったときには、ステップ４０７に進
んで第４速段から第３速段へのダウンシフト線が全ての
スロットル開度領域で車速が０（km／h ）に設定され
る。即ち、この処理により、実質的に第４速段から第３
速段へのダウンシフトが禁止される。

【００５６】一方、現在の変速段が第４速段でないと判
定されたときは、ステップ４０６に進んで、現在の変速
段が第３速段であるか否かが判定される。

【００５７】第３速段であると判定されたときは、ステ
ップ４０８に進んで、第３速段から第２速段へのダウン
シフト車速が全てのスロットル開度領域で０に設定され
ると共に、第３速段から第４速段へのアップシフト車速
が一定値Ｍ３（km／h ）に変更される。

【００５８】これにより、実質的に第３速段から第２速
段へのダウンシフトが禁止されると共に、第３速段から
第４速段へのアップシフトは、車速が所定値Ｍ３以上に
なったときに初めて行われることになる。アップシフト
車速をＭ３とするのは、アップシフトを全面的に禁止し
た場合、エンジンがオーバーランする恐れがあるためで
ある。従って、このＭ３は第３速段においてオーバーラ
ンが発生しないような車速に設定される。

【００５９】ステップ４０６において、第３速段でもな
いと判定されたときは、ステップ４１０に進んで、現在
の変速段が第２速段であるか否かが判定される。第２速
段であると判定されたときは、ステップ４１２に進ん
で、第２速段から第１速段へのダウンシフト車速が全て
のスロットル開度領域で０に設定され、実質的に第２速
段から第１速段へのダウンシフトが禁止される。

【００６０】なお、現在の変速段が第１速段である場合
には、特に変速点は変更しない。

【００６１】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００６２】上述した実施例では、自動変速機２０にお
ける自動変速の規制をフラグＦの値のみによって判断
し、これに応じて変速の規制を行うようにしていたが、
この他に、前記車両走行の不安定度指数ＫＰga(i) をよ
り直接的に自動変速機２０の自動変速の規制に反映させ
る方法も考えられる。

【００６３】例えば、ベースの変速点マップのそれぞれ
の車速をＮs 、実行変速点マップにおける車速をＲＮs
とした場合に、ＲＮs をα・ＫＰga(i) ・Ｎs で関係付
ける制御方法も考えられる。ここで、αは変速点変更係
数であり、変速の種類毎に、且つ現在の変速段毎に図８
に示すマップにより規定されるものである。このような
制御を行った場合、車両の不安定度合、スロットル開
度、車速、及び現在の変速段に応じた変速点の変更が可
能となり、より適合性を増すことができる。

【００６４】上述した実施例によれば（２つの実施例と
も）、旋回時は勿論、低μ路等でステアリングを操作し
なくてもヨーレートが発生したような場合でも、適確に
車両が不安定な状態にあると判定されるため、そのよう
な不安定な状態で駆動力の急変が発生するような自動変
速が実行されるのを効果的に防止できるようになる。

【００６５】又、たとえ旋回中であっても、４輪が確実
に路面をグリップしていて意図した通りのヨーレートが
発生している場合は、自動変速の規制は行われないた
め、結果として必要なときに必要な駆動力を確実に得る
ことができるようになる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、旋
回時、及び直線走行時の如何に拘らず、車両が不安定な
状態のときには自動変速を規制することができるように
なる。即ち、これにより、車両が不安定な状態で駆動力
の急変を伴うような自動変速が実行されてますます不安
定になることを確実に防止できるようになる。

【００６７】又、車両が不安定でないときは、たとえ旋
回中でも所定の自動変速が実行されるため、必要な駆動
力を所定通り確保できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の要旨を示すブロック図であ
る。

【図２】図２は、本発明が適用された車両用４輪駆動車
の構成を示すスケルトン図である。

【図３】図３は、上記実施例においてセンタデフクラッ
チのクラッチ圧を求めるための制御フローである。

【図４】図４は、該クラッチ圧に基づいて自動変速を規
制するか否かを判断するための制御フローである。

【図５】図５は、車両走行の不安定度指数とクラッチ油
圧との関係を示す線図である。

【図６】図６は、車両不安定度指数に上限値を設定した
ときの特性を示す線図である。

【図７】図７は、自動変速機の具体的な規制内容を示す
制御フローである。

【図８】図８は、変速点マップを変更する際の変速点変
更係数を示す線図である。

【符号の説明】

１０…エンジン、 ２０…自動変速機、 ３０…センタデファレンシャル装置、 ４０…リヤプロペラシャフト、 ５０…チェーン、 ６０…フロントプロペラシャフト、 ７０…フロントデファレンシャル、 ８０…フロントドライブシャフト、 ９０…センタデフクラッチ、 １００…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 B60K 17/28 - 17/36 B60K 41/00 - 41/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後輪へのトルク配分率を制御する摩擦係
   合手段を有し、車速、操舵角等から決定される目標ヨー
   レートに実ヨーレートが追随するように、前記摩擦係合
   手段の締結力を制御して自動変速機から前後輪へのトル
   ク配分率を制御するように構成した４輪駆動車の自動変
   速機の制御装置において、 車両の走行状態に基づいて、予め定められた変速パター
   ンに従って前記自動変速機の変速段を電子的に制御する
   手段と、 前記摩擦係合手段の締結力が所定値以上か否かを判断す
   る手段と、 前記摩擦係合手段の締結力が所定値より大きいと判断さ
   れたときは、前記自動変速機の変速を規制する手段と、 を備えたことを特徴とする４輪駆動車の自動変速機の制
   御装置。