JP3498325B2 - 差動制限制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、差動制限制御装置に関
し、特に、車輪のスリップ発生時の差動制限制御のハン
チングを防止し、加速性を高めるようにしたものに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、車輪間又は車軸間の差動回転に応
じて、その差動を制限する差動制限装置としては、種々
の装置が提案されており、例えば、実開昭６３−２６２
４号公報には、左右後輪間又は前後輪間の差動を制限す
る差動制限装置に対する差動制限制御において、アクセ
ル踏み込み状態を解除した時に、アクセル踏み込み状態
での差動制限力をしばらくの間保持するようにし、更
に、低摩擦路面走行時には、前記保持する差動制限力を
低くするようにした車両用駆動系クラッチ制御装置が記
載されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一般に、車輪速センサ
からの検出信号を用いて差動制限を行う車両、特に、４
輪駆動車等において、加速時に４輪共スリップした場合
には、車輪間で差動回転が生じていないという判定を行
う場合があり、この場合には差動制限が実行されない
が、４輪スリップ状態が解消すると大きな差動回転が検
出されて、直ちに強い差動制限が実行されることにな
る。その結果、差動制限解除と差動制限とにより、差動
制限制御が不安定となり、ハンチング現象が生じるとい
う問題がある。前記公報の技術は、基本的にタックイン
現象を防止する為の技術であって、前記課題を解決する
ものではない。本発明の目的は、差動制限制御において
車輪のスリップに起因する差動制限制御のハンチングを
防止して制御の安定性を高め且つ加速性を高めることで
ある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】請求項１の差動制限制御
装置は、車輪間又は車軸間の差動回転に応じて、その差
動を制限する差動制限手段を備えた差動制限装置におい
て、車体に作用する前後方向の車体加速度を検出する車
体加速度検出手段と、４輪の車輪速を夫々検出する車輪
速センサの出力を受けて４輪の車輪加速度を検出する車
輪加速度検出手段と、前記車輪加速度検出手段で検出さ
れた４輪の車輪加速度の平均値と、前記車体加速度検出
手段で検出された車体加速度との差が所定値以上のとき
には、前記差動制限手段の差動制限力を保持する制御手
段とを備えたものである。 【０００５】 【０００６】 【発明の作用及び効果】請求項１の差動制限制御装置に
おいては、車輪間又は車軸間の差動回転に応じて、その
差動を差動制限手段により制限する際、車体加速度検出
手段により前後方向の車体加速度が検出され、車輪加速
度検出手段は、４輪の車輪速から４輪の車輪加速度を検
出し、制御手段は、４輪の車輪加速度の平均値と車体加
速度との差が所定値以上のときには、差動制限手段の差
動制限力を保持する。従って、４輪又は２輪の駆動輪が
スリップ状態のときには、差動制限力を保持すること
で、差動制限制御を安定させてハンチングを防止できる
こと、加速性を高めることができること、等の効果が得
られる。 【０００７】 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。本実施例は、通常の走行時には前輪駆動
とされ、差動制限が必要な走行状態では後輪をも駆動す
る型式の４輪駆動車に本発明を適用した場合の一例であ
る。最初に、この４輪駆動車ＭＣの概略全体構成につい
て説明する。図１に示すように、４輪駆動車ＭＣにおい
て、左右の前輪１，２間に左前輪車軸５と右前輪車軸６
とが設けられ、左右の後輪３，４間には左後輪車軸８と
右後輪車軸９とが設けられ、左前輪車軸５と右前輪車軸
６とは、左右の前輪１，２の差動を許す前輪用差動装置
７で連動連結され、左後輪車軸８と右後輪車軸９とは、
左右の後輪３，４の差動を許す後輪用差動装置１０で連
動連結されている。 【０００９】車体（図示略）の前部の中央部には、エン
ジンとこのエンジンに直結された自動変速機とからなる
パワーユニット１１が前後方向向きに配設され、このパ
ワーユニット１１の出力軸１２から前輪用差動装置７に
駆動力を伝達する前輪駆動力伝達系１３と、パワーユニ
ット１１の出力軸１２から後輪用差動装置１０に駆動力
を伝達する後輪駆動力伝達系１４とが設けられている。
前輪駆動力伝達系１３は、出力軸１２に固定されたギヤ
１５からギヤ１６に駆動力を伝達し、このギヤ１６の駆
動力を前輪用駆動軸１７を介して前輪用差動装置７に伝
達するように構成してある。後輪駆動力伝達系１４に
は、後輪用差動装置１０に連動連結された後輪駆動軸１
８と、出力軸１２と後輪駆動軸１８間に設けられた電磁
クラッチ１９であって差動制限トルクを制御可能な電磁
クラッチ１９（これが、差動制限手段に相当する）とが
設けられている。 【００１０】前記電磁クラッチ１９は、出力軸１２と一
体回転するケース２０と、ケース２０内に配設されケー
ス２０と一体回転する複数のクラッチプレート２１と、
ケース２０内に配設され後輪駆動軸１８と一体回転する
複数のクラッチディスク２２と、これら複数のクラッチ
プレート２１とクラッチディスク２２とに磁力を作用さ
せる電磁石（これは、コイル２３と磁路形成部材とを含
む）であって、車体に固定された電磁石等で構成されて
いる。この電磁クラッチ１９のコイル２３へ通電しない
状態では、電磁クラッチ１９が分断状態となって、左右
の前輪１，２のみが駆動され、後輪駆動軸１８へ駆動力
が伝達されないが、コイル２３へ通電すると、そのコイ
ル電流の大きさに比例する締結トルクに等しい駆動トル
クが後輪駆動軸１８へ伝達され、４輪駆動状態となる。 【００１１】 次に、制御系について説明する。パワー
ユニット１１を制御するパワーユニット制御装置３０
と、ブレーキ装置（図示略）を制御するＡＢＳ制御装置
３１（アンチスキッド制御用の制御装置）と、電磁クラ
ッチ１９を制御するクラッチ制御装置３２とが設けられ
ている。更に、センサ類としては、左前輪１の回転速度
Ｎ１を、左前輪車軸５と一体回転するディスク３３を介
して検出する左前輪車輪速センサ３４と、右前輪２の回
転速度Ｎ２を、右前輪車軸６と一体回転するディスク３
５を介して検出する右前輪車輪速センサ３６と、左後輪
３の回転速度Ｎ３を、左後輪車軸８に固定されたディス
ク３７を介して検出する左後輪車輪速センサ３８と、右
後輪４の回転速度Ｎ４を、右後輪車軸９と一体回転する
ディスク３９を介して検出する右後輪車輪速センサ４０
と、ブレーキスイッチ４１と、ハンドル４２の舵角θｈ
を検出する舵角センサ４３と、ニュートラル／インヒビ
タスイッチ４４と、車体に作用する前後加速度Ａを検出
する加速度センサ４５と、エンジンに設けられたアイド
ルスイッチ４６及びスロットル開度センサ４７及びクラ
ンク角センサ４８等が設けられている。 【００１２】 【００１３】前記車輪速センサ３４，３６，３８，４０
の車輪速信号Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は、ＡＢＳ制御装
置３１に入力され、ＡＢＳ制御装置３１からは、アンチ
スキッド制御実行中にＯＮとなるＡＢＳ信号と車輪速信
号Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４がクラッチ制御装置３２に供
給される。前記ブレーキスイッチ４１からのスイッチ信
号ＢＲと、舵角センサ４３からの舵角信号θｈと、加速
度センサ４５からの前後加速度信号Ａとは、クラッチ制
御装置３２に直接入力されている。 【００１４】前記ニュートラル／インヒビタスイッチ４
４からのスイッチ信号ＮＩと、アイドルスイッチ４６か
らのアイドルスイッチ信号ＩＤと、スロットル開度セン
サ４７からのスロットル開度信号ＴＶＯと、クランク角
センサ４８からのクランク角信号ＣＡは、パワーユニッ
ト制御装置３０を介してクラッチ制御装置３２に供給さ
れる。 前記クラッチ制御装置３２から電磁クラッチ１
９のコイル２３に対してコイル電流Ｉを出力可能に構成
してあり、クラッチ制御装置３２は、イグニションスイ
ッチがＯＮのときに、電源に接続されるとともに、イグ
ニションスイッチがＯＦＦのときに、バックアップバッ
テリ４９から給電され、また、クラッチ制御装置３２
は、基本的には、イグニションスイッチがＯＮのときに
入力されるイグニション信号ＩＧが入力されている状態
のときに作動するように構成されている。 【００１５】前記クラッチ制御装置３２は、検出信号を
必要に応じてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、検出信号を
必要に応じて波形整形する波形整形回路、入出力インタ
ーフェイス、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを含むマイクロ
コンピュータ、コイル２３にコイル電流Ｉを出力するコ
イル駆動回路、等から構成されている。前記マイクロコ
ンピュータのＲＯＭには、後述するように４輪駆動車Ｍ
Ｃの走行状態に応じて締結トルクを制御して、４つの車
輪１〜４に対する駆動力配分を制御する駆動力配分制御
を含む後述の差動制限制御の制御プログラムと、その制
御プログラムに付随するマップ等が予め入力格納され、
ＲＡＭには、その制御の演算処理に必要な種々のメモリ
類が設けられている。 【００１６】ここで、電磁クラッチ１９に対する差動制
限制御の概要について簡単に説明しておく。前後輪間の
差動回転数ΔＮと、車体速である車速Ｖとをパラメータ
として、予め設定された所定のトルク特性に、差動回転
数ΔＮと車速Ｖの検出値を適用して締結トルクＴを求
め、その締結トルクＴとなるように電磁クラッチ１９を
制御する。そして、車輪速センサ３４，３６、３８，４
０からの検出信号に基いて車輪加速度の平均値Ａｗｍを
求め、この平均値Ａｗｍと加速度センサ４５により検出
された車速加速度Ａとに基いて、加速時に駆動輪（前輪
２輪又は４輪）がスリップ状態か否か判定し、スリップ
状態のときには、所定時間の間、締結トルクＴを所定の
保持締結トルクＴｏに保持する。これにより、差動制限
制御を安定させてハンチングを防止し、且つ駆動輪のス
リップを抑制して加速性を高めることができる。 【００１７】次に、以上の差動制限制御について、図２
〜図４を参照しつつ説明する。図２は、差動制限制御の
ルーチンを示すもので、図中、符号Ｓｉ（ｉ＝１０，１
１，・・・）は各ステップを示すものである。制御の開
始後、制御に必要な各種信号（Ｎ１〜Ｎ４，Ａ，ＩＤ）
が読み込まれ（Ｓ１０）、次に、差動回転数ΔＮと車速
Ｖが演算される（Ｓ１１）。尚、前記差動回転数ΔＮ
は、最大車輪速と最小車輪速との差として演算され、ま
た、車速Ｖは、最小車輪速に所定の定数を掛けて演算さ
れる。 【００１８】次に、差動回転数ΔＮと車速Ｖをパラメー
タとして、予め設定された所定のトルク特性に、前記演
算された差動回転数ΔＮと車速Ｖを適用して、電磁クラ
ッチ１９の締結トルクＴが演算される（Ｓ１２）。次
に、Ｓ１３において、４輪の車輪加速度の平均値Ａｗｍ
が、検出された車輪速Ｎ１〜Ｎ４に基いて演算されると
ともに、加速度センサ４５の検出信号から車体に作用す
る前後方向の車体加速度Ａが演算される。次に、Ｓ１４
において、前記４輪の車輪加速度の平均値Ａｗｍと車体
加速度Ａとの差が、所定値Ｃ以上か否か判定され、その
判定結果が No のときには、Ｓ１５へ移行して、４輪グ
リップと判定され、次に、Ｓ１６において、前記締結ト
ルクＴを所定のマップや演算式やテーブルに適用して、
コイル電流Ｉが演算され、次に、Ｓ１７において、その
コイル電流Ｉが電磁クラッチ１９のコイルに出力され、
その後制御演算はリターンする。 【００１９】一方、Ｓ１４の判定結果がYes のときに
は、Ｓ１８において４輪スリップと判定され、次に、Ｓ
１９において、タイマＴＭがリセット後スタートされ、
次にＳ２０において、締結トルクＴに、所定の保持トル
クＴｏが付与される。次に、Ｓ２１において、タイマＴ
Ｍのカウント時間ＴＭが所定時間ｔ０以上か否か判定さ
れ、その判定結果が No のときには、Ｓ２２において、
アイドルスイッチ信号ＩＤがＯＮか否か判定され、アイ
ドルスイッチ信号ＩＤがＯＦＦで、加速中である場合に
は、Ｓ２３へ移行し、Ｓ２３において、Ｓ１６と同様
に、締結トルクＴ（＝Ｔｏ）を所定のマップや演算式や
テーブルに適用して、コイル電流Ｉが演算される。 【００２０】次に、Ｓ２４においてそのコイル電流Ｉが
電磁クラッチ１９のコイルに出力され、その後Ｓ２０へ
移行し、加速中である限り、Ｓ２０〜Ｓ２４が繰り返し
実行される。こうして、Ｓ１４においてYes と判定した
時点から所定時間ｔ０の間、締結トルクＴは所定の保持
トルクＴｏに維持されることになる。加速状態が解除さ
れると、Ｓ２２の判定結果がYes になり、Ｓ２２からＳ
１６へ移行するが、Ｓ２２からＳ１６へ移行したとき、
初回だけは締結トルクＴ（＝Ｔｏ）に相当するコイル電
流Ｉが出力されるが、次回以降は、Ｓ１２で設定された
締結トルクＴとなるように制御されることになる。 【００２１】補足説明すると、図３、図４に示すよう
に、加速状態のときには、駆動輪（前記２輪又は４輪）
が路面に対してスリップするため、４輪の車輪加速度の
平均値Ａｗｍと、車体加速度Ａとの差が拡大していく、
そして、その差（Ａｗｍ−Ａ）が所定値Ｃ以上になった
時点ｔ１以降、締結トルクＴが所定時間ｔ０の間だけ保
持トルクＴｏに保持されることになる。 【００２２】以上説明したように、４輪の車輪加速度の
平均値Ａｗｍと、車体加速度Ａとの差（Ａｗｍ−Ａ）が
所定値Ｃ以上になった時から所定時間ｔ０の間、締結ト
ルクＴを大きな保持トルクＴｏに保持する差動制限を行
うことにより、差動制限制御を安定させてハンチングを
防止し、且つ駆動輪のスリップを抑制して加速性を高め
ることができる。尚、前記締結トルクＴの演算に関し
て、差動回転数ΔＮをパラメータとするトルク特性に、
検出信号Ｎ１〜Ｎ４から演算した差動回転数ΔＮを適用
して締結トルクＴを算出してもよいし、また、前記所定
の保持時間ｔ０は、車速Ｖの増大に応じて小さくなるよ
うに設定してもよい。 【００２３】次に、前記差動制限制御の一部に変更を付
加した別実施例について、図５のフローチャートを参照
しつつ説明する。尚、図中、符号Ｓｉ（ｉ＝５０，５
１，・・・・）は各ステップを示すものである。制御の
開始後、Ｓ５０〜Ｓ５２が、前記Ｓ１０〜Ｓ１２と同様
に実行され、Ｓ５３においては、常時駆動される駆動輪
である前輪１，２の車輪速の平均値Ｖｆｍが演算され
る。この前輪１，２の車輪速の平均値Ｖｆｍは、左右の
前輪１，２の車輪速Ｎ１，Ｎ２の平均値として演算され
る。 【００２４】次に、Ｓ５４において、前輪１，２の車輪
速の平均値Ｖｆｍと、車速Ｖの差（Ｖｆｍ−Ｖ）が所定
値Ｃ２以上か否か判定され、その判定結果が No のとき
には、前輪１，２がグリップ状態であると判定され（Ｓ
５５）、Ｓ５５からＳ５６へ移行し、Ｓ５６とＳ５７
が、前記実施例のＳ１６とＳ１７と同様に実行され、そ
の後リターンする。Ｓ５４の判定結果がYes のときに
は、Ｓ５８において、前輪１，２がスリップ状態である
と判定され、それ以降のＳ５９〜Ｓ６４が、前記実施例
のＳ１９〜Ｓ２４と同様に実行される。以上の差動制限
制御によっても、前記実施例と同様の作用・効果が得ら
れる。尚、前記締結トルクＴの演算に関して、差動回転
数ΔＮをパラメータとするトルク特性に、検出信号Ｎ１
〜Ｎ４から演算した差動回転数ΔＮを適用して締結トル
クＴを算出してもよいし、また、前記所定の保持時間ｔ
０は、車速Ｖの増大に応じて小さくなるように設定して
もよい。 【００２５】次に、前記差動制限制御は、前記４輪駆動
車ＭＣに限らず、以下のように常時後輪３，４を駆動す
る型式の４輪駆動車にも同様に適用可能である。以下、
この４輪駆動車ＭＣＡについて簡単に説明する。但し、
前記実施例と同様のものに、同一符号を付して説明を省
略する。図６に示すように、この４輪駆動車ＭＣＡに
は、左右の前輪１，２と、左右の後輪３，４と、左前輪
車軸５と、右前輪車軸６と、両車軸５，６を連動連結す
るフロント差動装置５０と、左後輪車軸８と、右後輪車
軸９と、両車軸８，９を連動連結するリヤ差動装置５１
と、エンジン５２と自動変速機５３とからなるパワーユ
ニットと、パワーユニットに連動連結され駆動力を前輪
１，２と後輪３，４とに分配するトランスファ装置５４
と、トランスファ装置５４をフロント差動装置５０に連
動連結する前輪用駆動軸１７と、トランスファ装置５４
をリヤ差動装置５１に連動連結する後輪用駆動軸１８等
が設けられている。 【００２６】前記トランスファ装置５４は、パワーユニ
ットからの駆動力を常時後輪用駆動軸１８に伝達する駆
動力伝達機構と、パワーユニットからの駆動力を差動制
限用の電磁多板クラッチ５５（これが、センタ差動装置
に相当する）を介して前輪用駆動軸１７に伝達する差動
制限機構等で構成されている。ここで、前記電磁多板ク
ラッチ５５について説明する。図７に示すように、パワ
ーユニットの出力軸にギヤ列を介して連動連結された軸
部材５６と一体回転する入力部材５７と、前輪用駆動軸
１７と一体回転するアウタ軸５８との間には、多板クラ
ッチ５９が設けられ、コイル６１と磁路形成部材６２と
からなる電磁アクチュエータ６０は車体側に固定され、
電磁アクチュエータ６０とアウタ軸５８間には、ベアリ
ング６３が装着され、アマチュア６４はアウタ軸５８に
固定されている。 【００２７】電磁アクチュエータ６０のコイル６１へ通
電しない状態では、電磁多板クラッチ５５はＯＦＦ（分
断状態）であり、また、コイル６１へ通電すると、電磁
多板クラッチ５５はＯＮ（接続状態）となって、そのコ
イル電流に比例する差動制限トルク（つまり、前輪駆動
トルク）が前輪用駆動軸１７に伝達されるように構成さ
れている。前記フロント差動装置５０は、差動ギヤ機構
と、前記同様の差動制限用の電磁多板クラッチとから構
成され、また、リヤ差動装置５１は、差動ギヤ機構と前
記同様の差動制限用の電磁多板クラッチとから構成され
ている。 【００２８】更に、この４輪駆動車ＭＣＡの制御系は、
前記実施例の制御系と同様であり、パワーユニット制御
装置３０、ＡＢＳ制御装置３１、クラッチ制御装置６
５、４つの車輪速センサ３４，３６，３８，４０、ブレ
ーキスイッチ４１、舵角センサ４３、ニュートラルイン
ヒビタスイッチ４４、加速度センサ４５、アイドルスイ
ッチ４６、スロットル開度センサ４７、クランク角セン
サ４８、等が設けられ、種々の検出信号は、前記実施例
と同様に各制御装置３０，３１，６５に供給される。更
に、クラッチ制御装置６５には、オートモードと、Ｃモ
ードと、Ｒモードと、Ｆモードを択一的に設定する為の
モード設定器６６等が接続されている。 【００２９】オートモードにおいては、フロント差動装
置５０の電磁多板クラッチがフリー状態に制御され、セ
ンタ差動装置５５とリヤ差動装置５１の電磁多板クラッ
チとが、４輪駆動車ＭＣＡの走行状態に応じて自動制御
される。Ｃモードにおいては、フロント差動装置５０の
電磁多板クラッチがフリー状態に制御され、センタ差動
装置５５が完全ロック状態に制御され、リヤ差動装置５
１の電磁多板クラッチが、４輪駆動車ＭＣＡの走行状態
に応じて自動制御される。Ｒモードにおいては、フロン
ト差動装置５０の電磁多板クラッチがフリー状態に制御
され、センタ差動装置５５と、リヤ差動装置５１の電磁
多板クラッチが完全ロック状態に制御される。Ｆモード
においては、フロント差動装置５０の電磁多板クラッチ
と、センタ差動装置５５と、リヤ差動装置５１の電磁多
板クラッチが、完全ロック状態に夫々制御される。 【００３０】尚、前記実施例の電磁多板クラッチの代わ
りに、油圧式又は空圧式の差動制限機構を備えたものに
も、本発明を同様に適用できることは言うまでもない
し、本発明は、実施例に限定されるものではなく、前記
実施例に既存周知の技術を適宜組み合わせた種々の変更
を付加した構成とすることもある。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施例に係る４輪駆動車の概略全体構成図であ
る。 【図２】図１の４輪駆動車の差動制限制御のフローチャ
ートである。 【図３】加速時の車輪加速度の平均値と車体加速度の変
化状態を示す線図である。 【図４】加速時に締結トルクを保持する保持トルクを示
す線図である。 【図５】別実施例に係る差動制限制御のフローチャート
である。 【図６】別実施例に係る４輪駆動車の概略全体構成図で
ある。 【図７】図６の４輪駆動車の電磁多板クラッチの断面図
である。 【符号の説明】 ＭＣ ４輪駆動車 １９ 電磁クラッチ ３２ クラッチ制御装置 ３４，３６，３８，４０ 車輪速センサ ４５ 加速度センサ ＭＣＡ ４輪駆動車 ５０ フロント差動装置 ５１ リヤ差動装置 ５５ センタ差動装置（電磁多板クラッチ） ６５ クラッチ制御装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−121230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−154429（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101229（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−229722（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−171330（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−182540（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−4528（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−2624（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/34 - 17/356 B60K 23/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 車輪間又は車軸間の差動回転に応じて、
   その差動を制限する差動制限手段を備えた差動制限装置
   において、車体に作用する前後方向の車体加速度を検出
   する車体加速度検出手段と、４輪の車輪速を夫々検出す
   る車輪速センサの出力を受けて４輪の車輪加速度を検出
   する車輪加速度検出手段と、前記車輪加速度検出手段で
   検出された４輪の車輪加速度の平均値と、前記車体加速
   度検出手段で検出された車体加速度との差が所定値以上
   のときには、前記差動制限手段の差動制限力を保持する
   制御手段と、を備えたことを特徴とする差動制限制御装
   置。