JP3118605B2 - 選択的に係合できるクラッチ手段を備えたトルク分配装置を制御する制御法及びトルク分配装置を備えた車両用４輪駆動システムを制御する制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に車両４輪駆動システム用電子制御装
置、ことに車両の前輪及び後輪間の所定の滑り（差動速
度）を検出する検出手段と、前輪及び後輪間の相対的滑
りを防ぐように過度の滑り状態中にクラツチを選択的に
係合させる係合手段とを備えた電子制御装置を使用する
制御法に関する。

〔発明の背景〕

車両用４輪駆動システムはますます普偏的になつてい
る。従来はこのようなシステムは、車両変速機の出力側
に連結した入力軸とそれぞれ前輪及び後輪を駆動するよ
うに車両の前後部の差動装置に連結した前後部の出力軸
とを持つトルク分配装置ケースを備えていた。このよう
なシステムは、車両を２輪駆動モード又は４輪駆動モー
ドのいずれで運転しようとするかを選定するように車両
運転者が操作できる選択制御手段を設けてある。４輪駆
動モードで運転したときに、これ等のシステムでは前輪
及び後輪の間に、乾いた舗道で前輪の普通の過度の旋回
によつて前輪の『ホツピング』が車両の旋回中に生ずる
ような差動速度は生じなかつた。従つて湿つた、氷結し
た又は低牽引力の路面状態中には４輪駆動モードだけを
使うことがすすめられていた。

近年若干の車両には『フルタイム』４輪駆動システム
が設けられている。これ等のシステムではトルク分配装
置ケースは、車両の前後の差動装置の間でトルクを分割
する車軸間差動装置を設けてある。車軸間差動装置によ
り前輪及び後輪は互いに異なる速度で回転することがで
きる。この状態は、車両の旋回中に又は前輪及び後輪が
互いに異なる直径のタイヤを持つ場合に生ずる。又前輪
及び後輪間の過度の滑りを防ぐように、これ等の分配装
置ケースは、この分配装置ケースの前後の出力軸間の所
定の滑りを検出したときに車軸間差動装置を鎖錠するよ
うに作動する選択的に係合できるクラツチ手段を備えて
いる。

〔発明の要約〕

請求項１に係る本発明は、第１及び第２の出力軸の間
にトルクを分割するように結合した従動入力軸を持ち、
係合信号に応答して前記第１及び第２の出力軸の間の相
対的滑りを防ぐために、前記第１及び第２の出力軸を相
互に連結するように、選択的に係合できるクラッチ手段
を備えたトルク分配装置を制御する制御法において、 （ａ）前記第１の出力軸の所定の回転量を表わす各パル
スを含む第１のパルス状出力信号を発生する段階と、 （ｂ）前記第２の出力軸の所定の回転量を表わす各パル
スを含む第２のパルス状出力信号を発生する段階と、 （ｃ）前記段階（ａ）で発生する出力パルスの数を計数
し、第１のパルス数を得る段階と、 （ｄ）前記段階（ｃ）と同時に、前記段階（ｂ）で発生
する出力パルスの数を計数し、第２のパルス数を得る段
階と、 （ｅ）計数される出力パルスの第１の所定数に応答し、
前記段階（ｃ）及び（ｄ）の計数を中止する段階と、 （ｆ）前記段階（ｅ）に引続いて、前記段階（ｃ）及び
（ｄ）で得られる前記第１及び第２のパルス数を比較し
て計数差を得る段階と、 （ｇ）前記段階（ｆ）で得られる計数差が、前記第１の
所定数より小さい第２の所定数に等しいか又はこの第２
の所定数より大きい場合に、クラッチ係合信号を発生す
る段階と、 を包含し、 パルスを発生するために、ホール効果デバイスを使用
し、 パルス数を比較するためにマイクロプロセッサを使用
し、 クラッチ係合のための所定パルス計数差しきい値が車
両速度の関数であるようにして成る制御法にある。

請求項１に係る本発明は、第１図及び第２図に示すト
ルク分配装置ケース10を制御する制御法に関する。第１
及び第２のパルス状出力信号は、第１のセンサすなわち
前部速度センサ44及び第２のセンサすなわち後部速度セ
ンサ46により、段階（ａ）（ｂ）において発生させられ
る。これ等のセンサはホール効果デバイスである。第１
及び第２のパルス状出力信号は、第１の出力軸27及び第
２の出力軸26の回転速度をそれぞれ表わす。第１の出力
軸27及び第２の出力軸26は、第１図の前部駆動軸17及び
後部駆動軸13にそれぞれ連結されている。段階（ｃ）及
び（ｄ）において、第３図に示すように、マイクロコン
ピュータ51のようなマイクロプロセッサを使用して、所
定の時間に対する各出力軸のパルス数を決定する。段階
（ｅ）において、所定のパルス数が計数されるときに、
出力パルスの計数を中止する。段階（ｆ）において、各
パルス数を比較して第１及び第２の出力軸27、26の速度
差を表わす計数差を決定する。段階（ｇ）において、こ
の計数差（速度差）が、所定のしきい値より大きい場合
に、クラッチ係合信号がマイクロプロセッサにより発生
させられる。段階（ｇ）の所定のしきい値は、この発明
の制御法が実施される車両の速度に依存して変化させら
れる。

トルク分配装置ケース10は、第１の出力軸27と第２の
出力軸26との間したがって前部駆動軸17と後部駆動軸13
との間のトルクを分割する差動装置を備えることによっ
て、前部駆動軸17と後部駆動軸13とを異なる速度で回転
させることができる。この速度差すなわち滑りが所定の
しきい値を越えるときに、段階（ｇ）においてクラッチ
の係合を生じさせる信号を発生することによって速度差
を制御することにより、第１の出力軸27と第２の出力軸
26とを一緒に回転させる。所定のしきい値を変えること
によって、所望するようにより大きい又はより小さい車
両速度において前部駆動軸17と後部駆動軸13との間の滑
りすなわち差動速度に対するより大きい又はより小さい
しきい値を与えることができる。

また請求項２に係る本発明は、それぞれ車両の前輪及
び後輪を駆動するように結合した前部出力軸と後部出力
軸との間にトルクを分割するように結合した従動入力軸
と、係合信号に応答して前記第１及び第２の出力軸を相
互に連結し、これ等の両出力軸間の相対的滑りを防ぐよ
うにした選択的に係合できるクラッチ手段とを持つトル
ク分配装置を備えた車両用４輪駆動システムを制御する
制御法において、 （ａ）前記前部出力軸と、前記後部出力軸との間の相対
的滑りを監視する段階と、 （ｂ）前記段階（ａ）で得られる相対的滑りが所定の滑
りしきい値を越えた場合にクラッチ係合信号を発生する
段階と、 を備え、 前記クラッチ係合信号を、全係合状態に前記クラッチ
手段を保持するように、第１の所定の時限にわたり発生
する第１の部分と、部分的に係合した状態に前記クラッ
チ手段を保持するように、前記第１の所定の時限にすぐ
に引続く第２の所定の時限にわたり発生する第２の部分
とにより構成して成る、制御法にある。

請求項２に係る発明は、車両用４輪駆動システムを制
御する制御法に関する。この制御法は、第１の出力軸で
ある前部出力軸27と第２の出力軸である後部出力軸26と
の間の相対的滑り監視する段階（ａ）と、この段階
（ａ）で得られる相対的滑りが所定の滑りしきい値を越
えた場合クラッチ係合信号を発生する段階（ｂ）とを備
える。そして第１及び第２の２つの部分を含むクラッチ
係合信号を発生する。第１の部分はクラッチ手段である
電磁摩擦クラッチ29の全係合状態を生じさせることによ
り、第１の出力軸27と第２の出力軸26とを一緒に回転さ
せる。第２の部分は、電磁摩擦クラッチ29を、前記第１
の部分により引き起された全係合状態から部分的に係合
した状態に変化させる。部分的な係合状態は、第１の出
力軸である前部出力軸27と第２の出力軸である後部出力
軸26との間に、制限された量の滑りを生じさせることが
できる。

この係合状態の変化は、マイクロコンピュータ51のよ
うなマイクロプロセッサにより発生させられスイッチで
あるトランジスタ68に加えられる除除に減少する衝繋計
数（duty cycle）の信号により実施される。このトラ
ンジスタ68は、クラッチ手段である電磁摩擦クラッチ29
（第２図）のクラッチ付勢コイル42を通る電流を制御す
る。この請求項２に係る本発明によれば、滑り制御の間
の全係合クラッチ状態と、係合はずれクラッチ状態との
間の円滑な変化を行うことができる。

本発明制御法においては、フルタイム４輪駆動トルク
分配装置ケースを自動制御するマイクロコンピュータ基
準の電子制御装置を使用する。トルク分配装置ケース
は、車両変速機の出力側に結合した入力軸と、車両後部
差動装置に連結した後部出力軸と車両前部差動装置に連
結した前部出力軸との間にトルクを分割する車軸間遊星
歯車差動装置とを備えている。分配装置ケース内には電
磁クラツチを位置させ、遊星歯車差動装置を選択的に鎖
錠して前後の出力軸間の相対的滑りを防ぐようにしてあ
る。本発明制御法に使用する電子制御装置は、前後の出
力軸の速度を監視する１対のホール効果センサを利用す
る。前後部の出力軸間に所定量の滑りが検出されると、
本電子制御装置は電磁クラツチを所定の時限にわたり選
択的に係合させるように作用する。この所定の時限中に
クラツチは係合し差動装置を鎖錠し前後の出力軸間の滑
りを防ぐ。

本発明制御法に使用する電子制御装置は幾つかの独得
の動作特性を持つ。たとえば本制御装置は、車両の路面
速度が所定の量より低いときに滑り状態が生じているか
どうかを定めるのに独得の手段を利用する。これ等の例
では本制御装置は、各速度センサからのパルスを別個に
計数し、センサのうち少なくとも一方のセンサに対し第
１の所定数のパルスが計数されたときに計数を止める。
このときには本制御装置は前後部のパルサの出力パルス
の数の間の差が第２の所定の量を越えたかどうかを調べ
るように検査する。越えた場合にはクラツチを所定の時
限にわたり係合させる。この時限の第１の部分中にはク
ラツチは十分に係合させるが、最後の部分中にはクラツ
チ部分的係合の信号を生じてクラツチを全係合状態から
全係合はずれ状態に徐徐に移行させる。又所望によりク
ラツチを係合させる所定時限の長さは車両路面速度の相
関的要素である。この時限は路面速度の増大に伴つて増
す。

車両路面速度が所定量より高いときは、本制御装置
は、前後の出力軸速度を比較して過度の滑りがあるかど
うかを判定する。本制御装置は、前後の出力軸速度を交
互に測定する独得の方法を利用する。とくに逐次の速度
センサパルス間の時間を計測し所定のサイクル数にわた
つて平均する。所定のサイクル数は、第１のサイクルに
対する時間に基づいて定められる路面速度の増加に伴つ
て増す。

車両の最小旋回半径は路面速度の増大に伴つて増すか
ら低い方の車両速度では一層大きい滑りしきい値が必要
である。本発明ではクラツチを係合させるのに必要な滑
りしきい値は、車両速度の増加に伴つて減小する。好適
な実施例では本制御装置は複数の滑りしきい値を記憶
し、各滑りしきい値は所定の範囲の車両路面速度に対応
する。

車両路面速度の相関的要素として滑りしきい値を変え
るほかに、本制御装置は又、前部又は後部のいずれか一
方の出力軸を一層早く回転するかどうかに従つて滑りし
きい値を変える。車両の旋回により前輪を後輪より一層
高い速度で回転させるから、前部出力軸が後部出力軸よ
り早く回転している場合には一層高い滑りしきい値が必
要であることが分つた。すなわち本発明では前部又は後
部のいずれかの出力軸が一層早く回転しているかどうか
に従って、この速度差を別個の滑り基準値と比較する。

本発明制御法に使用する電子制御装置は幾つかの独得
の診断及びフエールセーフの特性がある。たとえば前記
したようにクラツチを係合させることを判定すると、マ
イクロコンピュータは、クラッチ係合信号を所定の時限
にわたり生ずるように動作する。マイクロコンピュータ
がこの時限の終りにクラツチ係合信号の発生を中断する
ことができない場合に、このマイクロコンピュータの外
部のフエールセーフタイムアウト回路がクラツチを自動
的に係合をはずす。又クラツチが適正に確実に作動する
ようにするのに、本制御装置は、クラツチが或る時限に
わたり係合した後前後の出力軸速度を比較してこれ等の
軸間に滑りが生じていないことを確かめる。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、第１図
は、本発明制御法に使用する電子制御装置により制御す
ることのできるトルク分配装置ケース10を利用する車両
４輪駆動システムを示してある。分配装置ケース10は変
速機11（鎖線で示してある）の後部に固定してある。変
速機11は駆動エンジン12（同様に鎖線で示してある）に
結合してある。

変速機11には、分配装置ケース10の入力軸に結合した
出力軸を設けてある。分配装置ケース10は、普通の自在
継手14により後部駆動軸13の前端部に連結した後部出力
軸を備えている。駆動軸13の後端部は、自在継手16によ
り後部差動装置15の入力軸に結合してある。後部差動装
置15は駆動軸13からのトルクを各後輪15a間に分割する
ようにしてある。

分配装置ケース10には、自在継手18により前部駆動軸
17の後端部に連結した前部出力軸を設けてある。前部駆
動軸17はその前端部を、自在継手20により前部差動装置
19の入力軸に連結してある。前部差動装置19は、駆動軸
17から受けるトルクを各車両前輪19a間に分割するよう
にしてある。

第２図には分配装置10の内部部品と共に、第２図でブ
ロツクで表わした電子制御装置24に対する若干の電気結
線を線図的に示してある。第２図に示すように分配装置
ケース10は、車両変速機11（第１図に示してある）の出
力軸に結合した入力軸25を備えている。分配装置ケース
10は又、後部駆動軸13に連結するようにした後部出力軸
26と、前部駆動軸17に連結する前部出力軸27とを備えて
いる。分配装置ケース10は、後部出力軸26及び前部出力
軸27の間にトルクを分割するのに車軸間遊星歯車差動装
置28を利用する。又遊星歯車差動装置28を選択的に鎖錠
するように電磁摩擦クラツチ29を設けて、前後の出力軸
間の滑りを防ぐようにしてある。

とくに入力軸25は、円周方向に互いに間隔を隔て各別
に回転できる複数個の遊星歯車32を支えた遊星歯車受金
31に固定してある。入力軸25のまわりにスリーブ部材33
が回転自在に取付けてある。スリーブ部材33は、その一
端部に遊星歯車差動装置28の太陽歯車34を支え又反対側
端部に第１の出力歯車35を支えてある。第１出力歯車35
は、第２の中間出力歯車36を駆動するように連結してあ
る。中間出力歯車36は、前部出力軸27に固定した第３の
出力歯車37を駆動する。遊星歯車差動装置28の輪歯車38
は後部出力軸26に固定してある。

電磁クラツチ29は、輪歯車38と一緒に回転するように
取付けた第１群のクラツチ板39と、太陽歯車34と一緒に
回転するようにスリーブ部材33に固定した第２群のクラ
ツチ板41とを備えている。各クラツチ板39,41に隣接し
て環状のクラツチコイル42を位置させ、電子制御装置24
から回線43によりクラツチ係合信号を受けるようにして
ある。電磁クラツチ29は、クラツチ係合信号が生じてコ
イル42に通電したときに、この通電されたコイル42によ
り生じた磁界が磁力を及ぼしてクラツチ板39,41を摩擦
を伴つて相互に係合する状態に付勢し両クラツチ板39,4
1間に相対回転が生じないようにして太陽歯車34及び輪
歯車38を互いに鎖錠する構造を持つ。このようにして前
後の出力軸間の相対的滑りを防ぐ。

前部出力軸27の速度は、前部出力歯車37の歯の周辺に
隣接して位置させることのできる速度センサ44により監
視する。速度センサ44は電子制御装置24に前部出力軸速
度信号を送る。同様に後部出力軸26の速度は、輪歯車38
の周辺に隣接して位置させることのできる速度センサ46
により監視する。速度センサ46は、輪歯車38の周辺のま
わりに形成した複数枚の周速指示外歯を検出することが
できる。速度センサ46は電子制御装置24に後部出力軸速
度信号を送る。

前記したように後部出力軸26及び前部出力軸27の間に
トルクを分割するように遊星歯車差動装置28を設けてあ
る。クラツチコイル42は通常は通電されないで、前後部
の出力軸間に所定の滑りが生じて、車両の旋回時のよう
に正常な牽引状態中に前後輪に生ずる互いにわずかに異
なる速度に適応するようにしてある。しかしなお詳しく
後述するように前輪及び後輪間の滑りが所定の量を越え
たときに、電子制御装置24は、遊星歯車差動装置28によ
り入力軸25と前後部の出力軸26,27との間を鎖錠し直接
駆動連結を行うクラツチ係合信号を生ずる。とくにクラ
ツチコイル42に通電するときは、輪歯車38を太陽歯車34
に対して鎖錠しこれ等の両歯車間に相対回転が生じない
ようにする。輪歯車38を太陽歯車34に対して鎖錠すると
きは、各遊星歯車32はそれぞれの協働する軸のまわりに
回転するのを妨げることにより輪歯車38又は太陽歯車34
に対して遊星歯車受金31が回転しないようにする。

第２図に例示した分配装置ケースは、本発明制御法に
使用する電子制御装置を利用することのできる分配装置
ケースの１例にすぎなくて、選択的に係合できるクラツ
チを使う他の分配装置ケースも本電子制御装置により作
動することができる。

第３図には第２図の電子制御装置24の電気配線図を示
す。電子制御装置24は前部速度センサ44及び後部速度セ
ンサ46から出力信号を受けるように接続してある。さら
に制御装置24は、クラツチ付勢コイル42にクラツチ係合
信号を送るように接続してある。

電子制御装置24はマイクロコンピュータ51を中心とし
ている。前部速度センサ44は入力回路52を経てマイクロ
コンピュータ51に接続してある。入力回路52は、マイク
ロコンピュータ51に信号を供給するのに先だつてセンサ
44からの出力信号を調整する。同様に後部速度センサ46
は入力調整回路53を経てマイクロコンピュータ51に接続
してある。本発明には種類の形式の工業的に利用できる
速度センサを使うことができるが、速度検出単位として
ホール効果デバイスを使うのがよいことが分つた。ホー
ル効果デバイスはデイジタルスイツチとして機能し、出
力信号を生ずる。この出力信号は、協働する歯車歯又は
その他の駆動歯が協働する部品の回転に伴つてこのデイ
ジタルスイツチを介して磁界を変化させるので交互に高
及び低の論理レベルになる。普通の可変磁気抵抗速度セ
ンサを利用することができるが、この種のセンサは余分
の入力調整サーキツトリを必要とし本発明に望ましい低
い軸速度でははつきりした方形波形は生じないことが分
つた。

第３図に示すように前部速度センサ44は、入力回路52
に全部接続した出力端子54−1,54−2,54−３を持つホー
ル効果デバイス54を備えている。端子54−１は所定の値
を持つ調整した給電源に接続してあるが、端子54−３は
地電位回路に接続してある。ホール効果デバイス54の出
力信号は端子54−２に生ずる。本発明制御法に使用する
速度センサ44には１対の内部抵抗器55,56が設けられ、
ホール効果デバイス54の選定した出力端子を横切つて接
続してある。とくに抵抗器55は端子54−2,54−３間に接
続してあるが、抵抗器56は端子54−1,54−３間に接続し
てある。すなわちホール効果デバイス54及び抵抗器55,5
6を含むセンサ44の全体は第２図に示すように分配装置
ケース10内に前部出力歯車37の周辺に隣接して位置させ
てある。

一般に電子装置24は、分配装置ケースハウジングの外
部の別個のハウジング内に位置させてある。たとえば電
子制御装置24は、分配装置ケースの外部部分に取付ける
ことができ、又は車両の別の場所に位置させることがで
きる。センサ44内に抵抗器55,56を協働させることによ
り、マイクロコンピュータ51は、センサまでの配線の状
態を検査することのできる信号を入力回路52に送ること
ができる。或は抵抗器55,56を設けないと、マイクロコ
ンピュータ51の診断ルーチンは、センサ44又はセンサ44
及び電子制御装置24間の配線の故障を区別することがで
きない。

後部速度センサ46は前部速度センサ44の構造に類似の
構造を持つ。とくに後部速度センサ46は、入力回路53に
出力端子57−1,57−2,57−３を接続したホール効果デバ
イス57を備えている。又内部抵抗器58は端子57−2,57−
３間に接続してあるが、第２の内部抵抗器59は端子57−
1,57−３間に接続してある。

マイクロコンピュータ51は、回線61にブレーキ信号を
又回線62にニユートラル信号をそれぞれ受けるように接
続してある。ブレーキ信号は、車両ブレーキペダルを運
転者が押したときはつねにマイクロコンピュータ51に回
線61により所定の論理レベルで供給される。又車両の変
速機がニユートラル位置又は駐車位置にあるときはつね
に、所定レベルの論理レベル信号が回線62でマイクロコ
ンピュータ51に供給される。後述のように車両が制動状
態にあるか又は変速機がニユートラルか駐車状態かにあ
るときはつねに、本制御装置のクラツチ係合作用部分
は、これ等の条件のもとでクラツチが係合はずれのまま
になるようなデイスエーブルの状態になる。

マイクロコンピュータ51は診断ランプ63に接続してあ
る。診断ランプ63は、マイクロコンピュータ51によりそ
の診断ルーチンによつて検出された特定の動作条件又は
特定の回路問題を表わす若干のコードを照らすことがで
きるように設けてある。マイクロコンピュータ51は又回
線64で所定の周波数のパルス状出力信号をウオツチドツ
グ回路65に送るように接続してある。マイクロコンピュ
ータ51はパルス状出力信号を生ずる間はウオツチドツグ
回路65は不活動のままになつている。マイクロコンピュ
ータ51がパルス状出力信号の発生を中断する場合に、こ
のことはコンピュータプログラムの問題が生じたことを
指示する。これ等の例ではウオツチドツグ回路はマイク
ロコンピュータをリセツトするように回線66にリセツト
パルスを生ずる。

マイクロコンピュータ51は回線67でクラツチ係合信号
を生ずるよう接続してある。回線67は抵抗器69を経てト
ランジスタ68のゲートに接続してある。トランジスタ68
のソースは回路地電位に接続してあるがトランジスタ68
のドレインは回線70によりクラツチコイル42の端子42−
１に接続してある。コイル42の他方の端子42−２は車両
＋Ｂ給電源に接続してある。通常トランジスタ68は回線
67で地電位に近い低レベル信号を生ずることによりオフ
状態に保持される。トランジスタ68がオフ状態であると
きは、クラツチコイル42を通る電流の流れは十分に低く
て、クラツチはその係合はずれ位置になる。高レベル信
号が回線67に生ずるときは、トランジスタ68は導通しク
ラツチ端子42−１を地電位に近くしクラツチコイル42を
経て十分な電流を流すことによりクラツチ42を係合させ
る。

ダイオード71、コンデンサ72及びツエナーダイオード
73を設けて、トランジスタ68が導通し又非導通になると
きに生ずる電圧スパイク及び電流サージからトランジス
タ68を保護するようにしてある。とくにダイオード71
は、陽極をクラツチコイル端子42−１に接続し陰極をク
ラツチコイル端子42−２に接続してある。コンデンサ72
は回線70及び回路地電位の間に接続すると共に、ツエナ
ーダイオード73は陽極を回路地電位に接続し陰極を回線
70に接続してある。

トランジスタ74は回線70の信号のレベルに応答する。
とくにトランジスタ74のゲートと回線70との間に抵抗器
75を接続してある。回線70及び回路地電位の間にフイル
タコンデンサ76を接続すると共に、トランジスタ74のゲ
ートと回路地電位との間に付勢抵抗器77を接続してあ
る。トランジスタ74のドレインは抵抗器78を経て調整し
た＋Ｖ給電源に接続してあるが、トランジスタ74のソー
スは回路地電位に接続してある。

トランジスタ74のドレインの信号のレベルは回線79に
よりマイクロコンピュータ51に供給される。動作時には
トランジスタ74はクラツチコイル42の接続状態を検査す
る手段になる。マイクロコンピュータ51が回線67にトラ
ンジスタ68の非導通になるような低レベルの信号を発生
しているときは、クラツチは係合がはずれる。クラツチ
コイル42を経て回路が接続されていれば、回線70は＋Ｂ
電位に又はこれに近くなる。回線70が＋Ｂ電位にあると
きは、トランジスタ74のゲートに供給される高電位の信
号によりトランジスタ74を導通させ回線79を回路地電位
に近くする。クラツチコイル42の接続が切れた場合には
回線70の信号のレベルはトランジスタ74を導通させるに
は十分でなくて、回線79は＋Ｖの電位に又はこの電位に
近くなる。すなわちクラツチを係合させるのに先だつて
回線79の信号のレベルを監視することにより、マイクロ
コンピュータ51はクラツチコイル42が接続状態にあるか
どうかを判定することができる。

本発明制御法に使用する電子制御装置の回路には第３
図に示すようにフエールセーフタイムアウト回路81を協
働させてある。とくにタイムアウト回路81は、マイクロ
プロセッサ51から回線82によりリセット信号を受けるこ
とができ、回線83にクラツチ係合はずれ信号を生ずるよ
うに接続してある。回線83はトランジスタ68のゲートに
接続してある。タイムアウト回路81は、フイルタコンデ
ンサ85を経て回線82にゲートを接続したトランジスタ84
を備えている。トランジスタ84のゲートと回路地電位と
の間に抵抗器86を接続してある。トランジスタ84のドレ
インは比較器87の極性反転入力87−１に接続してある。
抵抗器88及びコンデンサ89から成るRC時定数回路は＋Ｖ
給電源及び回路地電位の間に接続してある抵抗器88及び
コンデンサ89の間の接合部は比較器87の極性反転入力に
接続してある。抵抗器91及び第２抵抗器92から成る分圧
器は＋Ｖ給電源及び回路地電位の間に接続してある。両
抵抗器91,92間の接合部は比較器87の非極性反転入力87
−２に接続してある。比較器87の出力87−３は回線83に
接続してある。

通常クラツチ係合信号を発生するのに先だつて、マイ
クロコンピュータ51はトランジスタ84を一時的に導通さ
せるリセット信号を回線82に生ずる。トランジスタ84が
導通すると、コンデンサ89が放電して比較器87の極性反
転入力87−１が回路地電位に又はこれに近くなる。この
ときには非極性反転入力87−２は、各抵抗器91,92の値
により定まる電圧レベルになる。回線82のリセットパル
スがなくなつた後、コンデンサ89は抵抗器88を経て充電
し始める。この場合コンデンサ89の電圧の上昇割合は抵
抗器88及びコンデンサ89の各値により定まる。極性反転
入力87−２の電圧レベルが非極性反転入力87−２の電圧
レベルより低い間は、比較器87の出力87−３は開放のま
まになりトランジスタ68の動作に影響を及ぼさない。す
なわちトランジスタ68は、回線83の信号のレベルにより
定まるオフ状態又はオン状態のいずれかになる。

後述のように通常クラツチを係合させるときは、回線
67にクラツチ係合信号を所定の時限にわたり生ずる。マ
イクロコンピュータ制御に問題があり回線67のクラツチ
係合信号が所定の時限後にも消滅しない場合に、所定の
フエールセーフタイムアウト時限後にクラツチが確実に
自動的に係合がはずれるように、フエールセーフタイム
アウト回路81が設けてある。前記のフエールセーフタイ
ムアウト時限はたとえばクラツチ係合信号が通常生じて
いる時限の約２ないし３倍である。前記したように抵抗
器88及びコンデンサ89の各値は所望のフエールセーフタ
イムアウト時限が得られるように選定する。コンデンサ
89が比較器入力87−２の電圧レベルより高いレベルに充
電したときに、比較器87はトランジスタ68のゲートに回
線83により低レベルの信号を送ることにより、回線67の
信号のレベルに関係なくトランジスタ68を非導通にしク
ラツチ42の係合をはずす。

次に第4a図、第4b図及び第4c図には本発明制御法に使
用する電子制御装置の作用を説明するのに使う流れ図を
示してある。第４図で先ず本制御装置の動作はRESETの
記号をつけたステップ100で開始し次いで処理機能101に
入る。処理機能101ではマイクロコンピュータが初期設
定ルーチンを実行する。このルーチン中に各ポートは初
期設定され、ウオツチドツグタイマを設定することがで
きる。次にプログラムは、自動テストルーチンを実行す
る処理機能102に入る。この自動テスト中に、マイクロ
コンプータ51は、マイクロコンピュータメモリを検査
し、クラツチコイル42、前部速度センサ44及び後部速度
センサ46の接続状態検査を行う。問題のある場合にはマ
イクロコンピュータ51は診断ランプ63の所定のコードを
照らすことにより運転者又はサービス技術者に知らせる
ことができる。

自動テストを終えた後、プログラムはデシジョンポイ
ント103に入る。デシジョンポイント103では各回線61,6
2の信号のレベルを検査し、車両ブレーキペダルを押す
か否か或は変速機がニュートラル位置にあるか否かすな
わち駐車しているか否かを判定する。これ等のうちいず
れかが真であれば、プログラムはYESに分岐して、デシ
ジョンポイント107に入るのに先だつて処理機能104に入
りクラツチコイル42に係合はずれ信号を送る。回線61又
は回線62にブレーキ信号又はニュートラル信号が存在す
るとすぐにプログラムに割込みプログラムをデシジョン
ポイント103に入らせ、これによりクラツチの係合をは
ずす。車両が制動状態にないか或はニュートラル位置す
なわち駐車位置にない場合には、プログラムはデシジョ
ンポイント103からNOで分岐してデシジョンポイント107
に入り速度センサ44,46の状態を検査する。これ等の速
度センサに問題があれば、プログラムはNOで分岐し処理
機能102に戻る。処理機能102で自動テストが行われ特定
の問題を検出する。

各センサが適正に動作していれば、プログラムはデシ
ジョンポイント107からYESで分岐し処理機能108に入
る。処理機能108では初期演算が行われ、前後の出力軸
間に滑り状態が生じているかどうかを検出する。なおと
くに処理機能108ではプログラムは各速度センサにより
生じた初期パルスを計数し始める。各速度センサはホー
ル効果デイジタルスイツチであるから、コンピュータは
各パルスの前縁又は後縁を検出することができる。デシ
ジョンポイント108からプログラムはデシジョンポイン
ト109に入り、前部センサ又は後部センサに対し所定数N
aのパルスを計数したかどうかを検査する。答が否であ
れば、プログラムはNOで分岐し処理機能108に戻り各セ
ンサからのパルスを計数し続ける。

センサの少なくとも一方から所定数のパルスを計数し
終つたときに、プログラムはデシジョンポイント109か
らYESで分岐しデシジョンポイント110に入り、前部セン
サに対し計数したパルスと後部センサに対し計数したパ
ルスとの間の差の絶対値が量Naより少ない第２の所定量
Nbより大であるかどうかを検査する。これが真であれ
ば、このことは、前後部の出力軸間の相対的滑りが、車
両の旋回中のような正常な牽引状態中に生ずる所定の許
容量より大きいことを示す。すなわちこの場合クラツチ
係合信号を生ずるプログラム部分に入りクラツチを係合
させ分配装置ケースの遊星歯車差動装置を鎖錠するよう
にすることが望ましい。このプログラムはデシジョンポ
イント110からYESで分岐しＡの記号を付けた円形ステツ
プ133に入る。ステツプ133は第4b図に続きなお詳しく後
述する。

前後部のセンサのパルス間の計数差が所定量Nbより小
さい場合には、プログラムはデシジョンポイント110か
らNOで分岐しデシジョンポイント111に入り、プログラ
ムが各デシジョンポイント109,110を経て順序つけた逐
次の回数を検査する。この量が所定数Ncを越えなけれ
ば、プログラムはNOで分岐しデシジョンポイント107に
戻り次いで、各センサからのパルスをふたたび計数し始
めるのに先だつて各センサを検査する。

プログラムがデシジョンポイント109,110を逐次に少
なくともNc回実行したときに、プログラムはデシジョン
ポイント111からYESで分岐し処理機能112に入る。処理
機能112では前部軸及び後部軸の両方の速度を各別に計
算する。本制御装置により各軸の速度を決定する特定の
方法は第4c図のサブルーチンに詳細に示してある。第4c
図に示すようにこのサブルーチンは『軸速度決定』のス
テツプ113で開始され、次いで処理機能114に入る。処理
機能114ではマイクロコンピュータは、後部速度センサ
からの逐次のパルス間の時限を計測することにより後部
センサから速度サンプルを取る。この時限は逐次のパル
スの前縁間又はその後縁間で計測するのがよい。初期速
度サンプルを取つた後プログラムはデシジョンポイント
115に入り、後部出力軸が実際に動いているか否かを検
査する。後部出力軸が動いていなければ、プログラムは
NOで分岐して処理機能116に入り前部出力軸の速度を測
定する。後部出力軸が動いていれば、プログラムはデシ
ジョンポイント115からYESで分岐し処理機能117に入
り、後部出力軸の現速度を計算するのに取らなければな
らない速度サンプルの数を定める。

本発明によれば取らなければならないサンプルの数は
実際の車両速度に従つて定める。とくに車両速度に従つ
て取る速度サンプルの数を増すのが望ましいことが分つ
た。この場合処理機能114で取つた初期速度サンプルは
車両の現路面速度を表わすものと仮定する。そしてこの
初期速度サンプルに基づいて取らなければならない引続
く速度サンプルの数を定める。たとえば車両の速度が５
ないし15マイル/hrであれば取る速度サンプルの数は８
ないし16の範囲であるが、車両の速度が15ないし30マイ
ル/hrであれば取る速度サンプルの数は約16ないし32で
ある。

取ろうとする速度サンプルの数を定めると、プログラ
ムは処理機能118に入る。処理機能118では逐次のセンサ
出力パルス間の時限を測定することにより別の速度サン
プルを取る。次にプログラムは、特定の軸が動いている
か否かを見るようにふたたび検査するデシジョン機能11
9に入る。軸が動いていなければ、プログラムはNOで分
岐し処理機能116に入る。軸が動いていればプログラム
はYESで分岐しデシジョンポイント120に入りさらにサン
プルを取らなければならないかどうかを検査する。さら
にサンプルを取らなければならない場合に、プログラム
はYESで分岐し処理機能118に戻る。

所要数のサンプルを取り終ると、プログラムはデシジ
ョンポイント120からNOで分岐し処理機能121に入る。処
理機能121では特定の軸に対し取られた速度サンプルの
全部の平均を計算する。この点からプログラムは処理機
能122に入る。処理機能122では処理機能121で計算され
た平均を後の滑り比較のためにメモリに一時記憶する。
処理機能122からプログラムは処理機能116に入り、ステ
ツプ114ないしステツプ122の前記の演算順序を繰返し前
部出力軸の速度を定める。前後部の両出力軸に対し速度
を計算した後、プログラムはステツプ123に入り第4a図
及び第4b図に示した主プログラムの適当な部分に戻る。

又第4a図に示すようにプログラムが処理機能112で前
後部の両出力軸の速度を定めると、プログラムはデシジ
ョンポイント124に入り両軸が止まつているかどうかを
検査する。両軸が止まつていれば、プログラムは、デシ
ジョンポイント107に戻るのに先だつて、YESで分岐し処
理機能104に入りクラツチの係合をはずす。軸が共に停
止していなければ、プログラムはNOで分岐しデシジョン
ポイント125に入り軸が共に動いているかどうかを見る
ように検査する。軸の一方だけが動いていれば、プログ
ラムはNOで分岐し記号Ａをつけた円133に入る。円133は
前記したように、クラツチ係合信号の発生を開始する第
4b図のプログラム部分を表わす。プログラムが両方の軸
の動いていることを判定すると、プログラムはデシジョ
ンポイント125からYESで分岐し処理機能126に入り実際
の車両路面速度を定める。この例では最も遅く動く軸か
らの平均速度計算を利用すると実際の車両路面速度をか
なり正確に指示できることが分つた。

車両路面速度を決定し終るとプログラムは処理機能12
7に入り、処理機能112で前もつて定めた前後部の軸の速
度の間の差を計算する。処理機能127からプログラムは
デシジョンポイント128に入り前部軸又は後部軸のいず
れが一層早く回転しているかを定める。前部軸の方が早
く回転していればプログラムはFRONTで、前部滑りしき
い値テーブルを検査する処理機能129に分岐する。後部
軸の方が早く回転していればプログラムはREARで、後部
滑りしきい値テーブルを検査する処理機能130に分岐す
る。すなわち本発明の好適な実施例ではどちらの軸が一
層早く回転するかに従つてプログラムは互いに異なる２
つの滑りしきい値テーブルの一方に配慮して所定の滑り
しきい値が得られるようにする。一般に滑りしきい値と
は前後部の出力軸間の許容差動速度の100分率として定
義する。

車両を旋回するとには前輪の方が後輪より早く動くか
ら、与えられた車両路面速度に対して、滑りしきい値
は、前部の方が一層早く回転しているときは後部軸の方
が早く回転する場合より一層大きくなければならない。
又前部軸又は後部軸のいずれが一層早く回転しているか
に従つて滑りしきい値を変えるほかに、滑りしきい値は
実際の車両路面速度の関数であることが分つた。前後部
両方の滑りテーブルでは滑りしきい値は路面速度の増大
に伴つて減小し、すなわち許容差動速度の100分率は車
両速度の増加に伴つて減小するのがよい。

若干の応用例では前後部の別個の滑りテーブルを用意
し又車両路面速度に従つて滑りしきい値を変える必要は
ない。これ等の応用例では許容差動速度の100分率は全
部の車両速度で一定のままになつている。

又若干の例では車両速度上限を設定しこの上限より高
い速度ではクラツチを係合させないようにすることが望
ましい。各別の滑りテーブルを設けてあるから、前輪又
は後輪のいずれに滑りが存在しているかに従つて別個の
速度上限を設定することができる。

処理機能129又は処理機能130から、プログラムはデシ
ジョンポイント131に入り、前部又は後部のいずれかの
滑りテーブルで認められるように、処理機能127で定め
た前後部の軸間の相対的滑りが所定の滑りしきい値を越
えるかどうかを定める。滑りしきい値を越えると、プロ
グラムはYESで円133に分岐する。円133では第4b図のク
ラツチ係合ルーチンが開始する。滑りしきい値を越えな
い場合には、プログラムはデシジョンポイント131からN
Oで分岐しデシジョンポイント132に入りこの場合の車両
路面速度が所定量Vaより低いか否かを検査する。一層低
い車両路面速度では、前後部の出力軸間の過度の滑りを
検出するのにステツプ108ないしステツプ111のパルス計
数法を利用するのが望ましいことが分つた。しかし車両
路面速度が所定量より高い場合には第4c図のサブルーチ
ンにより計算した平均速度の読みを使い過度の滑りが生
じているかどうかを有効に定めることができることが分
つた。

第4b図に示すようにプログラムは、クラツチを一時的
に係合させ前後部の出力軸間の滑りを減らすことが望ま
しいときは記号Ａをつけた円133（第4a図から）に入
る。初めにプログラムは処理機能134に入る。処理機能1
34ではクラツチ係合信号を発生するのに先だつて、クラ
ツチコイル42を経て回路が接続しているかどうかを見る
ように初期検査を行う。この検査は、回線79の信号のレ
ベルを監視することによつてマイクロコンピュータによ
り行う。クラツチコイルを経て接続が生じている場合に
は第３図の回線70はトランジスタ74を導通させ回線79を
回路地電位に近い低レベルに保つ正の電圧レベルにあ
る。クラツチコイルを通る接続が切れている場合には、
トランジスタ74は非導通になり回線79は＋Ｖレベルに近
い所定の正極性にある。処理機能134では、プログラム
がクラツチコイルの接続が切れていることを決定する
と、後述のようにプログラムの後の点までプログラムは
内部フラグをセットしこの情報を記憶する。

処理機能134からプログラムは処理機能135に入る。処
理機能135では回線82（第３図に示してある）に正パル
スを発生することによりフエールセーフタイムアウト回
路81がリセツトする。この正パルスによりトランジスタ
84を一時的に導通させタイミングコンデンサ89を放電す
る。クラツチコイルの接続を検査しフエールセーフタイ
ムアウト回路81をリセットすると、プログラムは処理機
能136に入り回線67に高レベル信号を供給することによ
りクラツチ係合信号の発生を始めトランジスタ68を導通
させクラツチコイル42を通る電流の流れによりクラツチ
を係合させる。

クラツチ係合信号を発生するように所要の命令を実行
した後、プログラムはデシジョンポイント137に入る。
デシジョンポイント137ではマイクロコンピュータ51は
回線67の信号のレベルを検査して、高レベルのクラツチ
係合信号を確実に発生させるようにする。回線67に高レ
ベル信号が存在していない場合には、プログラムはNOで
分岐しデシジョンポイント137の初めに戻り、高レベル
信号が存在するか否かを検査し続ける。高レベル信号が
回線67に存在するときは、クラツチプログラムはデシジ
ョンポイント138に入り、処理機能134でクラツチコイル
の接続を前もつて検出したか否かを定める。クラツチコ
イルの接続について問題がある場合に、プログラムはデ
シジョンポイント138からNOで分岐し処理機能139に入
る。処理機能139で自動テストルーチンが開始しクラツ
チの問題を判定し指示する。

処理機能134中に接続の問題を前もつて検出してない
場合には、プログラムはデシジョンポイント138からYES
で分岐し処理機能141に入る。処理機能141では全クラツ
チ係合信号が所定の時限Taにわたり回線67に発生し続け
る。時限Taは車両路面速度の関数であり路面速度の増大
に伴い減少する。この時限中にトランジスタ68は全オン
状態に保持され、最高の電流がクラツチコイルに供給さ
れクラツチを全係合状態に保持する。所定の時限Taが過
ぎた後、プログラムは処理機能142に入る。処理機能142
では第4c図のサブルーチンが実行され各軸の速度を定め
る。このときにはクラツチが全係合状態にあるから各軸
の速度は実質的に同じである。次いでプログラムはデシ
ジョンポイント143に入り両方の軸が停止したかどうか
を定める。これが真であればクラツチ係合信号を発生し
続ける必要はない。そしてプログラムはYESで記号Ｂを
つけた円144に分岐する。円144から第4a図でプログラム
は処理機能104に入り、クラツチにクラツチ係合はずれ
信号を送る。前部軸及び後部軸が停止していない場合に
は、プログラムはデシジョンポイント143からNOで分岐
しデシジョンポイント145に入り両軸間の速度差を検査
する。速度の差が所定量Saより大きい場合には、これは
クラツチ係合について潜在的な機械的問題のあることを
指示する。その理由はこの場合クラツチは全係合し、２
本の軸間に相対的滑りが存在しないからである。この例
ではプログラムはデシジョンポイント145からYESで分岐
し処理機能139に入り自動テストルーチンを実行するこ
とによりクラツチの問題が存在するかどうかを定める。

前後の出力軸間の速度差の絶対値が所定量Saより小さ
い場合には、これはクラツチが全係合状態にあることを
指示する。そしてプログラムはデシジョンポイント145
からNOで分岐し処理機能147に入る。処理機能147では徐
徐に減小する係合信号からクラツチに送られクラツチを
全係合状から部分係合状態に次いで全係合はずれ状態に
徐徐に移行させる。この徐徐に減小する係合信号は時限
Tbにわたつて発生する。時限Tbは処理機能141で時限Ta
にほぼ等しい。部分係合クラツチ信号は、時限Tb中に98
％レベルから２％レベルまで徐徐に減小する衝撃計数を
持つパルス状出力信号を回線67に生ずることにより発生
することができる。時限Tbの終りに回線67の電圧レベル
はクラツチの係合が全くはずれるような低いレベルにな
る。処理機能147からプログラムはデシジョンポイント1
48に入り車両速度が所定量Vaより低いかどうかを検査す
る。これが真であれば、このことは車両速度が低い速度
範囲にあることを指示する。従つて過度の滑りを検出す
るのにステツプ108ないしステツプ111のパルス計数法を
使うことが望ましい。プログラムはデシジョンポイント
148からYESで記号Ｃをつけた円149に分岐し、プログラ
ムを第4a図のデシジョンポイント107に入らせる。車両
速度が所定量Vaより高い場合には、プログラムはデシジ
ョンポイント148からNOで分岐し、記号Ｄをつけた円150
に入り、プログラムを第4a図に分岐させ処理機能112に
入らせる。処理機能112で前部軸及び後部軸の速度を計
算して比較する。

なおたとえば前記した制御装置は電磁クラツチの係合
を選択的に制御するのに利用するが、電磁クラツチの代
りに電気的に駆動されるソレノイド弁により制御するこ
とのできる水圧又はその他の流体により駆動されるクラ
ツチを使つてもよいのは明らかである。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本
発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行
うことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御法に使用する電子制御装置で制御す
ることのできるトルク分配装置ケースを持つ４輪駆動シ
ステムの平面図、第２図は本発明制御法に使用する電子
制御装置を刊用することのできる分配装置ケースの内部
部品を示す線図的配置図、第３図は本発明制御法に使用
する電子制御装置の回路線図である。第4a図、第4b図及
び第4c図は第２図の分配装置ケースを自動的に制御する
際の本発明制御法に使用する電子制御装置の作用を示す
流れ図である。 10……トルク分配装置ケース、24……電子制御装置、25
……入力軸、26……後部出力軸、27……前部出力軸、28
……車軸間遊星歯車差動装置、29……クラツチ、37……
出力歯車、38……輪歯車、42……クラツチコイル、44,4
6……速度センサ、51……マイクロコンピュータ（制御
手段）、54,57……ホール効果デバイス、81……フエー
ルセーフタイムアウト回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２の出力軸の間にトルクを分割
   するように結合した従動入力軸を持ち、係合信号に応答
   して前記第１及び第２の出力軸の間の相対的滑りを防ぐ
   ために、前記第１及び第２の出力軸を相互に連結するよ
   うに、選択的に係合できるクラッチ手段を備えたトルク
   分配装置を制御する制御法において、 （ａ）前記第１の出力軸の所定の回転量を表わす各パル
   スを含む第１のパルス状出力信号を発生する段階と、 （ｂ）前記第２の出力軸の所定の回転量を表わす各パル
   スを含む第２のパルス状出力信号を発生する段階と、 （ｃ）前記段階（ａ）で発生する出力パルスの数を計数
   し、第１のパルス数を得る段階と、 （ｄ）前記段階（ｃ）と同時に、前記段階（ｂ）で発生
   する出力パルスの数を計数し、第２のパルス数を得る段
   階と、 （ｅ）計数される出力パルスの第１の所定数に応答し、
   前記段階（ｃ）及び（ｄ）の計数を中止する段階と、 （ｆ）前記段階（ｅ）に引続いて、前記段階（ｃ）及び
   （ｄ）で得られる前記第１及び第２のパルス数を比較し
   て計数差を得る段階と、 （ｇ）前記段階（ｆ）で得られる計数差が、前記第１の
   所定数より小さい第２の所定数に等しいか又はこの第２
   の所定数より大きい場合に、クラッチ係合信号を発生す
   る段階と、 を包含し、 パルスを発生するために、ホール効果デバイスを使用
   し、 パルス数を比較するためにマイクロプロセッサを使用
   し、 クラッチ係合のための所定パルス計数差しきい値が車両
   速度の関数であるようにして成る制御法。
2. 【請求項２】それぞれ車両の前輪及び後輪を駆動するよ
   うに結合した前部出力軸と後部出力軸との間にトルクを
   分割するように結合した従動入力軸と、係合信号に応答
   して前記第１及び第２の出力軸を相互に連結し、これ等
   の両出力軸間の相対的滑りを防ぐようにした選択的に係
   合できるクラッチ手段とを持つトルク分配装置を備えた
   車両用４輪駆動システムを制御する制御法において、 （ａ）前記前部出力軸と、前記後部出力軸との間の相対
   的滑りを監視する段階と、 （ｂ）前記段階（ａ）で得られる相対的滑りが所定の滑
   りしきい値を越えた場合にクラッチ係合信号を発生する
   段階と、 を備え、 前記クラッチ係合信号を、全係合状態に前記クラッチ手
   段を保持するように、第１の所定の時限にわたり発生す
   る第１の部分と、部分的に係合した状態に前記クラッチ
   手段を保持するように、前記第１の所定の時限にすぐに
   引続く第２の所定の時限にわたり発生する第２の部分と
   により構成して成る、 制御法。
3. 【請求項３】前記第１の時限の終わりの全係合状態から
   前記第２の時限の終わりの全係合はずれ状態まで前記ク
   ラッチ手段を徐徐に動かすように、前記クラッチ係合信
   号の第２の部分を発生する請求項２記載の制御法。