JP3582375B2 - ４輪駆動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力源に直結された主駆動輪と、カップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪とを有する４輪駆動車のトルク配分装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４輪駆動車には、４輪駆動と２輪駆動とを適宜切り替えるパートタイム方式と、常時４輪を駆動するフルタイム方式とがある。一般に、パートタイム方式では、運転者が手動操作により４輪駆動に切り替えることで、前後輪を直結している。他方、フルタイム方式では、前輪と後輪との間に、センターデフを備えることで、前後輪の差動を許容し、常時４輪駆動を実現している。また、現在広く用いられているものとしてスタンバイ方式の４輪駆動車がある。このスタンバイ方式は、必要に応じて２輪駆動状態から４輪駆動状態となるもので、動力源に直結された主駆動輪と、カップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪とからなり、副駆動輪側へ駆動力配分を路面状況や走行状態などに応じてカップリングの締結力（係合力）を変化させることで最適になるよう調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスタンバイ方式の４輪駆動車は、低μ路等の４輪（主駆動輪及び副駆動輪）に駆動力を与えることが必要な場合のみならず、例えば異径タイヤ装着時では、一定速度で直進している場合でも各車輪に回転速度差が生じてしまい、副駆動輪側に駆動力を与える必要がないときにも、駆動力を付与していた。ここで、かかる一定速度で直進している際に副駆動輪側へ駆動力を伝達すると、カップリング及び副駆動輪側のデファレンシャルギヤ等で伝達ロスが生じ、２輪駆動車と比較して燃料消費が増大している。
【０００４】
かかる課題に対応するため、例えば、特開平７−１４４５５２号が提案されている。この技術においては、加速度センサにより加速度を検出し、定速走行において副駆動輪への駆動力配分を零にする。ここで、副駆動輪への駆動力配分を零に維持するため、加速度が小さいときには、駆動力配分の調整を行う際に不感帯を設けている。従って、この技術においては、加速度が小さい限りは、不感帯のオフセット量分だけ応答性が悪くなる。このため、上述した副駆動輪側へ駆動力を配分しない定速直進中に、レーンチェンジを行った際、或いは、ハンドルが取られた際にも副駆動輪側への駆動力配分が復帰せず、係る状態での走行安定性が低かった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、一定車速の直進状態に於ける燃料消費を押さえ得ると共に、かかる一定車速の直進状態でハンドルを切った際にも高い走行安定性を実現できる４輪駆動車を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
スロットル開度の変化が大きいかを判断するスロットル開度判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、前記速度変化判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断され、且つ、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され且つ前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、又は、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようにカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ、旋回等を行い、或は、轍などにハンドルを取られ、ハンドルを操作し、左右輪の速度差が大きくなった際に、副駆動輪への動力の伝達を直ちに再開でき、安定した走行が可能となる。
【００１２】
請求項２の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ等を行い、左右輪の速度差が大きくなった際に、或いは、加速又は減速のためにスロットル開度を調整した際に、副駆動輪への動力の伝達を再開できるので、安定した走行が可能となる。
【００１３】
本発明では、速度変化が大きくなった際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するようカップリングを制御する。このため、伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン）側への影響を小さくでき、エンジン回転を変化させない。このため、運転者に伝達トルクの配分再開時にも違和感を与えることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分装置について図を参照して説明する。
図１は１実施態様のトルク配分装置を搭載する４輪駆動車の概念構成図である。４輪駆動車１０は、前輪ＲＴ１、ＲＴ２にエンジン１２からの駆動トルクが与えられると共に、走行状況に応じて該駆動トルクが調整されて後輪ＲＴ３、ＲＴ４に伝達される。エンジン１２の片側に組み付けられたトランスミッション１４には、フロントデフ１５が組み込まれ、エンジン１２からの動力をアクスルシャフト１６に出力し、主駆動輪たる前輪ＲＴ１、ＲＴ２を駆動させると共に、第１プロペラシャフト１８へ出力する。第１プロペラシャフト１８は、カップリング２０を介して第２プロペラシャフト２２に連結している。
【００１５】
カップリング２０は、電磁クラッチ１９を備え、第１プロペラシャフト１８から第２プロペラシャフト２２側へトルクの伝達を調整し得るように構成されている。該電磁クラッチ１９は、電子制御回路５０からの信号により電流が制御され、供給される電流が高いときには、図示しない複数のクラッチ板が直結して、第１プロペラシャフト１８のトルクを第２プロペラシャフト２２へ直接伝達し、供給される電流が低いときには、該クラッチ板が離れ第２プロペラシャフト２２へはトルクを伝達しないようになっている。また、供給される電流の高低に応じて、当該クラッチ板の摩擦係合力を変化させ、第１プロペラシャフト１８から第２プロペラシャフト２２へ供給される伝達トルクを調整できるように構成されている。
【００１６】
該第２プロペラシャフト２２からの駆動力は、リヤデフ２５及びアクスルシャフト２６を介して副駆動輪たる後輪ＲＴ３、ＲＴ４を駆動させる。前輪ＲＴ１、ＲＴ２及び後輪ＲＴ３、ＲＴ４には、それぞれブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、車輪速度を検出する車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とが配設されている。
【００１７】
電子制御回路５０は、上述したようにカップリング２０を制御する。該電子制御回路５０は、種々の演算・制御を行うＣＰＵ５２と、制御プログラムを保持するＲＯＭ５４と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ５６と、入出力回路５８とを備え、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力に基づき車両の走行状況を検出して、カップリング２０の電磁クラッチ１９への供給電流を制御する。なお、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、各ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を独立して制御するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の車輪速センサを用いている。
【００１８】
次に、該電子制御回路５０による走行状況の検出及びカップリング２０の制御動作について図２〜図８を参照して説明する。
本発明の４輪駆動車では、通常行われる走行状況に応じたカップリング２０の締結力（係合力）の制御に加えて、タイトコーナブレーキング現象を検出した際に、該カップリング２０の係合力を弱める制御を行い、また、定常走行（ほぼ直進で一定速走行）を検出した際に、カップリング２０の係合力を解く制御を行う。
【００１９】
この具体的な制御について、電子制御回路５０の行う制御の主ルーチンを図２に示す。
先ず、電子制御回路５０は、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から、前輪ＲＴ１、ＲＴ２、及び後輪ＲＴ３、ＲＴ４の回転速度ω１ 、ω２ 、ω３ 、ω４ を入力する（Ｓ１０）。次に、現在、車両にタイトコーナブレーキング現象が発生していないかを判断する（Ｓ１２）。ここで、タイトコーナブレーキング現象とは、大舵角で旋回する際に、前輪と後輪の旋回半径が異なるため、４輪駆動車において後輪と前輪との回転差をなくすと、前輪側にブレーキを掛けたと同じ状態になることを言う。本実施態様では、上述したようにタイトコーナブレーキング現象の発生し得る状況を検出すると、カップリング２０の係合力を弱めることで、前輪と後輪との差動を許容させ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避する。
【００２０】
このステップ１２のタイトコーナブレーキング現象の検出処理について、当該処理のサブルーチンを示す図３及び図４の説明図を参照して説明する。
電子制御回路５０は、先ず、各車輪の回転速度ω１ 〜ω４ が０ではないか、即ち、車両は走行しているかを判断する（Ｓ３２）。ここで、車両が走行していないときには（Ｓ３２がＮｏ）、ステップ４２へ移行し、車両が走行中は（Ｓ３２がＹｅｓ）、後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４の車輪速度ω３ 、ω４ から旋回半径Ｒ３ を求める（Ｓ３４）。
【００２１】
この旋回半径Ｒ３ の算出について、図４を参照して説明する。図中で各車輪（タイヤ）の半径をｒ、各車輪ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４の旋回半径をＲ１ 、Ｒ２ 、Ｒ３ 、Ｒ４ 、車両１０の旋回角速度をω、前輪の内輪ＲＴ１と外輪ＲＴ２との間のフロントトレッドをＬｆ 、後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との間のリヤトレッドをＬｒ 、前輪の内輪ＲＴ１及び外輪ＲＴ２と後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４との間のホイルーベースをＬとする。ここで、車輪ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４が滑らない場合には、回転速度は次の数１のように表せる。
【数１】
Ｒ１ ω＝ｒω１
Ｒ２ ω＝ｒω２
Ｒ３ ω＝ｒω３
Ｒ４ ω＝ｒω４
【００２２】
これにより、次の数２が成立する。
【数２】
Ｒ１ ／ω１ ＝Ｒ２ ／ω２ ＝Ｒ３ ／ω３ ＝Ｒ４ ／ω４
また、後輪の外輪ＲＴ４の旋回半径Ｒ４ は、内輪ＲＴ３にリヤトレッドＬｒ を加えた次の数３により表せる。
【数３】
Ｒ４ ＝Ｒ３ ＋Ｌｒ
【００２３】
ここで、上記数２及び数３から後輪の内輪ＲＴ３の旋回半径Ｒ３ を、次の数４により求めることができる。
【数４】
Ｒ３ ＝Ｌｒ ／｛（ω４ ／ω３ ）−１｝
【００２４】
図３を参照して電子制御回路５０による制御について説明を続ける。ここで、上述した数４により後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４の車輪速度ω３ 、ω４ から旋回半径Ｒ３ を算出した後（Ｓ３４）、次に、算出した旋回半径Ｒ３ がタイトコーナブレーキング現象の発生し得る旋回半径α（しきい値）以下かを判断する（Ｓ３６）。ここで、旋回半径Ｒ３ が旋回半径αを越える場合、即ち、車両が直進中である場合及びタイトコーナブレーキング現象の発生し得ない程旋回半径の大きなカーブを旋回中の場合には（Ｓ３６がＮｏ）、ステップ４２へ移行して直進モードで制御を行う。
【００２５】
一方、旋回半径Ｒ３ がタイトコーナブレーキング現象の発生し得る旋回半径α以下の場合は（Ｓ３６がＹｅｓ）、実際に車両が当該旋回半径以下で旋回している場合の他、内輪、外輪の一方のみが低μ路を走行しているとき、例えば、道路にできたトラック等の轍の陥没に水が溜まっており、直進中に該轍に外輪のみが入った際にも、外輪がスリップするため旋回半径Ｒ３ がα以下になることがある。このため、更に、タイトコーナブレーキング現象が実際に発生しているかについての確認の判断を行う。ここでは、上記ステップ３４で後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との車輪速度から旋回半径Ｒ３ を求めたのに対して、ステップ３８で前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４との車輪速度から旋回半径Ｒ３ ’を再び求める。
【００２６】
この旋回変形Ｒ３ ’の算出について、再び図３を参照して説明する。
ここで、前輪の内輪ＲＴ１と外輪ＲＴ２との間のフロントトレッドＬｆ 、後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との間のリヤトレッドＬｒ との差は僅かであるため、次の数５が成立する。
【数５】
（Ｌｆ −Ｌｒ ）≫Ｒ３
また、Ｌｆ ≒Ｌｒ とすると、次の数６が成立する。
【数６】
Ｒ１ ２ ＝Ｒ３ ２ ＋Ｌ２
Ｒ２ ２ ＝Ｒ４ ２ ＋Ｌ２
上記数６を数２を用いてＲ３ でまとめると、数７が成立する。
【数７】
Ｒ３ ’２ ＝
｛１−（ω２ ／ω１ ）２ ｝Ｌ２ ／｛（ω２ ／ω１ ）２ −（ω４ ／ω３ ）２ ｝
【００２７】
再び図３を参照して電子制御回路５０の制御動作について説明を続ける。上述したように前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４の車輪速度から旋回半径Ｒ３ ’をステップ３８で求めた後、ステップ４０にて該旋回半径Ｒ３ ’と、上記ステップ３４において後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４の車輪速度から求めた旋回半径Ｒ３ とを比較する。ここで、該旋回半径Ｒ３ を自乗した値と、旋回半径Ｒ３ ’を自乗した値とは車輪の滑りのない限り等しいが、実際には、前後輪の駆動力の配分差から差が生じる。このため、次の数８から、予め設定したしきい値βと比較することで、当該差が大きいか否かを判断する。
【数８】
｜Ｒ３ ２ −Ｒ３ ’２ ｜≦β
【００２８】
ここで、上記差がβ以下である際には、ステップ３６での判断が正しい、即ちタイトコーナブレーキング現象が発生していると判断し（Ｓ４０がＹｅｓ）、ステップ４４へ進みタイトコーナブレーキングモードを設定する。これにより、図２に示すステップ１４にて、タイトコーナブレーキングを回避するようにカップリング２０の電磁クラッチ１９の指令値を計算する。
【００２９】
他方、上記差がβを越える時には、上述したように内輪、外輪の一方のみが低μ路を走行しているとき、例えば、直進中に道路にできた轍に外輪のみが入り、算出した旋回半径Ｒ３ はα以下になっているが、タイトコーナブレーキング現象は発生していないため（Ｓ４０がＮｏ）、ステップ４２へ移行して直進モードを設定する。これにより、図２に示すステップ１６にて、電磁クラッチ１９を通常（直進モード）で制御を行うように指令値を演算する。
【００３０】
本実施形態では、近年多くの車両に予め備えられたＡＢＳ用の車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のみを用いることで、ステアリングホイルが大きく切られているかを検出するための舵角センサを新たに備えることなく、タイトコーナブレーキング現象を確実に検出することができる。
【００３１】
引き続き、図２に示すステップ１８にて、上記ステップ１４、ステップ１６にて計算した指令値に出力するための指令値を決定する。その後、車両が定常状態（ほぼ直進状態で一定速度で走行）かを判断し（Ｓ２０）、定常状態の際には（Ｓ２０がＹｅｓ）、指令値を徐々に０まで下げる。即ち、カップリング２０の係合力を０にすることで、後輪ＲＴ３、ＲＴ４への駆動力伝達を解き、リヤデフ２５等での伝達ロスを無くし、燃料消費を押さえる。
【００３２】
このステップ２０の定常判定について、当該処理のサブルーチンを示す図７を参照し説明する。
電子制御回路５０は、先ず、各車輪の回転速度ω１ 〜ω４ の変化が大きいかを判断する（Ｓ１１０）。ここで、例えば、図８（Ｂ）に示す時刻０〜ｔ１の様に車両が加速中の場合、或いは、時刻ｔ２〜の様に、凍結路等へ差しかかり車輪にスリップが発生して各車輪速の変化が大きくなったときには（Ｓ１１０がＹｅｓ）、後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため、通常モードを設定する（Ｓ１２２）。一方、図８（Ｂ）の時刻ｔ１〜ｔ２のように車両が定速走行しており、各車輪速の変化が小さいときには（Ｓ１１０がＮｏ）、加速操作量の変化が大きいかを判断する（Ｓ１１４）。本実施形態では、加速操作量の変化量を、図示しないスロットルバルブ開度センサからの入力信号により、スロットルバルブ開度の所定時間当たりの変化量から判断する。ここで、例えば、運転者が加速のため図示しないアクセルペダルを踏み込み、スロットルバルブ開度の変化が大きくなったときには（１１４がＹｅｓ）、走行安定性を高めるよう後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため、通常モード１２２を設定する。
【００３３】
引き続き、異径差補正処理を行う（Ｓ１１６）。この異径差補正処理とは、後述するように車輪速の左右差が大きくなった際、即ち、左前輪と右前輪との回転速度ω１ 、ω２、又は、左後輪と右後輪との回転速度ω３、ω４とが大きく異なる時には、ハンドル操作がなされたと判断する。このため、パンク等により異径の非常用タイヤが装着された際には、直進中にも車輪速の左右差が発生し、ハンドル操作と判断することになるため、異径タイヤ用の補正処理を行い、係る際にハンドル操作がなされたとの判断を防止する。ここでは、所定回過去に検出した車輪速の変化分を求めることで、車輪速の左右差が定常的に発生しているかを判断し、左右差が定常的に発生している際には、異径タイヤが装着されていると見なし、該車輪の回転速度を、通常径のタイヤが装着されていた際の値に換算する処理を行う。係る異径差補正処理により、異径タイヤが装着され、車輪速の左右差が発生しても、後述するように副駆動輪への駆動力の伝達を断つことで、燃料消費の減少をはかり得るようになる。
【００３４】
引き続き、ステップ１１８にて、車輪速の左右差が大きくなったか、即ち、左前輪と右前輪との回転速度ω１ 、ω２、又は、左後輪と右後輪との回転速度ω３、ω４とが大きく異なるかを判断する。ここで、図８（Ｃ）中の時刻ｔ５〜ｔ６におけるようにほぼ一定車速で、レーンチェンジを行った際、一定速度で左右に旋回した際、或は、横風、轍等にハンドルが取られ姿勢を立て直すためにハンドルを操作した際等、車輪速の左右差が大きくなった時に（Ｓ１１８がＹｅｓ）、走行安定性を高めるよう後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため通常モードを設定する（Ｓ１２２）。これにより、図２に示す定常判定がＮｏとなり、主ルーチンを終了する。
このように本実施形態では、一定速度でハンドルを操作した際に、直ちに副駆動輪（後輪ＲＴ３，ＲＴ４）側への駆動トルク配分を再開し得るため、走行安定性を高めることができる。
【００３５】
一方、各車輪速の変化が小さく（Ｓ１１０がＮｏ）、スロットルバルブ開度の変化が小さく（Ｓ１１４がＮｏ）、且つ、図８（Ｃ）中の時刻ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜に示すように車輪速の左右差が小さい時に（Ｓ１１８がＮｏ）、スリップの発生しない整備された道路を一定速度でほぼ直進中であると判断し、定常モードを設定する（Ｓ１２０）。この定常モードの設定により、図２に示す定常判定がＹｅｓとなり、カップリング２０の係合力を徐々に０まで下げ、副駆動輪（後輪）への駆動力伝達を断つことで、燃料消費を軽減する。ここで、係合力を徐々に０にするのは、運転者に意識させることなく駆動力伝達を断ち、違和感を与えないようにするためである。
【００３６】
引き続き、図２に示すステップ１６の直進モードでの指令値の演算について、当該処理のサブルーチンを示す図６および図８（Ａ）に示すマップを参照して説明する。
先ず、図１に示す車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの信号を入力し、前後輪の差動回転数を演算する（Ｓ７５）。そして、差動回転数に応じて電磁クラッチ１９の係合力を図８（Ａ）の実線に示すマップから求める。ここで、前後輪の差動回転数が大きい場合には、ぬかるみや雪道等の低μ路であると判断し係合力を高めるように制御する。
【００３７】
次に、車速を図示しない車速センサから入力する（Ｓ７６）。そして、車速に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ７８）。ここで、車速が低い場合には、走行安定性を高めるため係合力を高め、車速が高い時には操縦性を高めるよう係合力を弱めるように補正係数を求める。
【００３８】
更に、スロットルバルブ開度を図示しないスロットルバルブ開度センサから入力する（Ｓ８０）。そして、スロットルバルブ開度に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ８２）。ここで、発進性、加速性を高めるため、スロットルバルブ開度が大きくなる程、係合力を高めるように補正係数を求める。
【００３９】
次に、各車輪速の変化が大きく、図７を参照して上述したステップ１１０の各車輪速の変化が大きいかの判断がＹｅｓとなり、通常モードに移行したかを判断する（Ｓ８４）。例えば、一旦、副駆動輪側へのトルク分配を停止した後、凍結路等に差しかかり主駆動輪がスリップし、各車輪速の変化が大きくなって、再び、通常モードへ移行した直後かを判断する。このように、各車輪速の変化に基づき定常モードから通常モードに移行した際には（Ｓ８４がＹｅｓ）、徐々に係合力を高める（Ｓ８６）。これは、カップリング１９へ係合力を与え、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン１２）側への影響を小さくし、エンジン回転を急激に変化させないようにするためである。これにより、定常モードから通常モードに切り替えられた際にの伝達トルクの配分再開時にも、運転者に違和感を与えることがなくなる。なお、スロットルバルブ開度の変化、或いは、車輪速左右差により通常モードに移行した際には（Ｓ８４がＮｏ）、徐々に係合力を高める必要がないため、ステップ８８へ移行し、係合力を最適値まで一気に高める。
【００４０】
ステップ８８では、ステップ７８、８１、８４にて求めた補正係数に基づき、電磁クラッチ１９の係合力を決定し、印加する電流を制御する。
なお、上述した図８（Ａ）に示すマップおよび図示しないマップは、ＲＯＭ５４に予め記憶されているものである。
【００４１】
引き続き、図２に示すステップ１４のタイトモードでの指令値の計算について、当該処理のサブルーチンを示す図５および図８（Ａ）の破線に示すマップを参照して説明する。
先ず、図１に示す車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの信号を入力し、前後輪の差動回転数を演算する（Ｓ５０）。そして、差動回転数に応じて電磁クラッチ１９の係合力を図８（Ａ）の破線に示すマップから求める。ここで、前後輪の差動回転数が小さい場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように制御する。
【００４２】
次に、上記ステップ３４にて算出した旋回半径Ｒ３ を入力する（Ｓ５２）。そして、旋回半径に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ５４）。ここで、旋回半径が小さい場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように補正係数を求める。次に、車速を図示しない車速センサから入力する（Ｓ５６）。そして、車速に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ５８）。ここで、車速が低い場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように補正係数を求める。
【００４３】
更に、スロットルバルブ開度を図示しないスロットルバルブ開度センサから入力する（Ｓ６０）。そして、スロットルバルブ開度に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ６２）。ここで、スロットルバルブ開度に対する係合力が高い場合は、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため、係合力を弱めるように補正係数を求める。その後、ステップ５４、５８、６２にて求めた補正係数に基づき、電磁クラッチ１９の係合力を決定する（Ｓ６２）。
【００４４】
その後、直進モードからタイトモードへ切り替えられた直後かを判断する（Ｓ６４）。そして、切り替えられた直後は（Ｓ６４がＹｅｓ）、係合力を徐々に弱めるように補正値を決定する（Ｓ６６）。これは、本実施形態では、舵角センサを使用していないため、ハンドルが大きく切られた状態で停止状態から発進する際には、最初は、直進モードが選択され、車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の出力に基づき、タイトモードに切り替えられることになる。ここで、このタイトモードへの切り替えの際に、一気に副駆動輪（後輪）ＲＴ３，ＲＴ４へのトルク配分を下げると、発進の際に溜まっていた循環トルクが一気に開放され、車両にショックを与えるため、徐々に係合力を弱めて行く。
【００４５】
ここでは、上述したように該係合力の指令値に基づき供給電流を減少させることにより、電磁クラッチ１９の係合力を弱め、前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４の差動を許容することで、タイトコーナブレーキング現象の発生を未然に防ぐ。この実施形態では、タイトコーナブレーキング現象が発生する際の電磁クラッチ１９による伝達トルクの制御量を、前後輪の差動回転数、旋回半径、車速、加速操作量（スロットルバルブ開度）に応じて変化させるため、車両の走行状況に合わせて伝達トルクを最適に制御できる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、カップリングの差動制御装置として電磁クラッチを用いる例を挙げたが、この代わりに、油圧クラッチ等の種々の伝達トルクの変更可能な装置を使用できる。また、電子制御回路５０では、旋回半径を後輪の内外輪の回転速度から求めたが、前輪の内外輪の回転速度から求めることも可能である。また、スロットルバルブ開度に代えて、アクセルペダル開度など他の加速操作量に応じて伝達トルクを制御することも可能である。
【００４７】
更に、上述した実施形態では、前輪駆動車をベースとして４輪駆動車を構成してあるため、後輪ＲＴ３、ＲＴ４側が副駆動輪となったが、後輪駆動車をベースとした４輪駆動車においては、前輪側が副駆動輪となる。この場合には、前輪側へのトルク配分が調整されることになる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようにカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ、旋回等を行い、或は、轍などにハンドルを取られ、ハンドルを操作し、左右輪の速度差が大きくなった際に、副駆動輪への動力の伝達を直ちに再開でき、安定した走行が可能となる。
【００５０】
請求項２の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ等を行い、左右輪の速度差が大きくなった際に、或いは、加速又は減速のためにスロットル開度を調整した際に、副駆動輪への動力の伝達を再開できるので、安定した走行が可能となる。
【００５１】
本発明では、速度変化が大きくなった際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するようカップリングを制御する。このため、伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン）側への影響を小さくでき、エンジン回転を変化させない。このため、運転者に伝達トルクの配分再開時にも違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係るトルク配分装置を備える４輪駆動車の構成を示す説明図である。
【図２】電子制御回路による主処理を示すフローチャートである。
【図３】図２中のタイトコーナ判定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】旋回半径の算出方法を示す説明図である。
【図５】図２中のタイトモードで指令値を計算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図２中の直進モードで指令値を計算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図２中の定常判断のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）は、前後輪の回転速度と係合力との対応関係のマップの内容を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、車輪速変化に基づく通常モードと定常モードとの切り替えを示すグラフであり、図８（Ｃ）は、左右の車輪差に基づく通常モードと定常モードとの切り替えを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ ４輪駆動車
１２ エンジン
１５ フロントデフ
１８ 第１プロペラシャフト
１９ 電磁クラッチ
２０ カップリング
２２ 第２プロペラシャフト
５０ 電子制御回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力源に直結された主駆動輪と、カップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪とを有する４輪駆動車のトルク配分装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４輪駆動車には、４輪駆動と２輪駆動とを適宜切り替えるパートタイム方式と、常時４輪を駆動するフルタイム方式とがある。一般に、パートタイム方式では、運転者が手動操作により４輪駆動に切り替えることで、前後輪を直結している。他方、フルタイム方式では、前輪と後輪との間に、センターデフを備えることで、前後輪の差動を許容し、常時４輪駆動を実現している。また、現在広く用いられているものとしてスタンバイ方式の４輪駆動車がある。このスタンバイ方式は、必要に応じて２輪駆動状態から４輪駆動状態となるもので、動力源に直結された主駆動輪と、カップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪とからなり、副駆動輪側へ駆動力配分を路面状況や走行状態などに応じてカップリングの締結力（係合力）を変化させることで最適になるよう調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスタンバイ方式の４輪駆動車は、低μ路等の４輪（主駆動輪及び副駆動輪）に駆動力を与えることが必要な場合のみならず、例えば異径タイヤ装着時では、一定速度で直進している場合でも各車輪に回転速度差が生じてしまい、副駆動輪側に駆動力を与える必要がないときにも、駆動力を付与していた。ここで、かかる一定速度で直進している際に副駆動輪側へ駆動力を伝達すると、カップリング及び副駆動輪側のデファレンシャルギヤ等で伝達ロスが生じ、２輪駆動車と比較して燃料消費が増大している。
【０００４】
かかる課題に対応するため、例えば、特開平７−１４４５５２号が提案されている。この技術においては、加速度センサにより加速度を検出し、定速走行において副駆動輪への駆動力配分を零にする。ここで、副駆動輪への駆動力配分を零に維持するため、加速度が小さいときには、駆動力配分の調整を行う際に不感帯を設けている。従って、この技術においては、加速度が小さい限りは、不感帯のオフセット量分だけ応答性が悪くなる。このため、上述した副駆動輪側へ駆動力を配分しない定速直進中に、レーンチェンジを行った際、或いは、ハンドルが取られた際にも副駆動輪側への駆動力配分が復帰せず、係る状態での走行安定性が低かった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、一定車速の直進状態に於ける燃料消費を押さえ得ると共に、かかる一定車速の直進状態でハンドルを切った際にも高い走行安定性を実現できる４輪駆動車を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
スロットル開度の変化が大きいかを判断するスロットル開度判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、前記速度変化判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断され、且つ、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され且つ前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、又は、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようにカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ、旋回等を行い、或は、轍などにハンドルを取られ、ハンドルを操作し、左右輪の速度差が大きくなった際に、副駆動輪への動力の伝達を直ちに再開でき、安定した走行が可能となる。
【００１２】
請求項２の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ等を行い、左右輪の速度差が大きくなった際に、或いは、加速又は減速のためにスロットル開度を調整した際に、副駆動輪への動力の伝達を再開できるので、安定した走行が可能となる。
【００１３】
本発明では、速度変化が大きくなった際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するようカップリングを制御する。このため、伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン）側への影響を小さくでき、エンジン回転を変化させない。このため、運転者に伝達トルクの配分再開時にも違和感を与えることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分装置について図を参照して説明する。
図１は１実施態様のトルク配分装置を搭載する４輪駆動車の概念構成図である。４輪駆動車１０は、前輪ＲＴ１、ＲＴ２にエンジン１２からの駆動トルクが与えられると共に、走行状況に応じて該駆動トルクが調整されて後輪ＲＴ３、ＲＴ４に伝達される。エンジン１２の片側に組み付けられたトランスミッション１４には、フロントデフ１５が組み込まれ、エンジン１２からの動力をアクスルシャフト１６に出力し、主駆動輪たる前輪ＲＴ１、ＲＴ２を駆動させると共に、第１プロペラシャフト１８へ出力する。第１プロペラシャフト１８は、カップリング２０を介して第２プロペラシャフト２２に連結している。
【００１５】
カップリング２０は、電磁クラッチ１９を備え、第１プロペラシャフト１８から第２プロペラシャフト２２側へトルクの伝達を調整し得るように構成されている。該電磁クラッチ１９は、電子制御回路５０からの信号により電流が制御され、供給される電流が高いときには、図示しない複数のクラッチ板が直結して、第１プロペラシャフト１８のトルクを第２プロペラシャフト２２へ直接伝達し、供給される電流が低いときには、該クラッチ板が離れ第２プロペラシャフト２２へはトルクを伝達しないようになっている。また、供給される電流の高低に応じて、当該クラッチ板の摩擦係合力を変化させ、第１プロペラシャフト１８から第２プロペラシャフト２２へ供給される伝達トルクを調整できるように構成されている。
【００１６】
該第２プロペラシャフト２２からの駆動力は、リヤデフ２５及びアクスルシャフト２６を介して副駆動輪たる後輪ＲＴ３、ＲＴ４を駆動させる。前輪ＲＴ１、ＲＴ２及び後輪ＲＴ３、ＲＴ４には、それぞれブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、車輪速度を検出する車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とが配設されている。
【００１７】
電子制御回路５０は、上述したようにカップリング２０を制御する。該電子制御回路５０は、種々の演算・制御を行うＣＰＵ５２と、制御プログラムを保持するＲＯＭ５４と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ５６と、入出力回路５８とを備え、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力に基づき車両の走行状況を検出して、カップリング２０の電磁クラッチ１９への供給電流を制御する。なお、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、各ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を独立して制御するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の車輪速センサを用いている。
【００１８】
次に、該電子制御回路５０による走行状況の検出及びカップリング２０の制御動作について図２〜図８を参照して説明する。
本発明の４輪駆動車では、通常行われる走行状況に応じたカップリング２０の締結力（係合力）の制御に加えて、タイトコーナブレーキング現象を検出した際に、該カップリング２０の係合力を弱める制御を行い、また、定常走行（ほぼ直進で一定速走行）を検出した際に、カップリング２０の係合力を解く制御を行う。
【００１９】
この具体的な制御について、電子制御回路５０の行う制御の主ルーチンを図２に示す。
先ず、電子制御回路５０は、車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から、前輪ＲＴ１、ＲＴ２、及び後輪ＲＴ３、ＲＴ４の回転速度ω１ 、ω２ 、ω３ 、ω４ を入力する（Ｓ１０）。次に、現在、車両にタイトコーナブレーキング現象が発生していないかを判断する（Ｓ１２）。ここで、タイトコーナブレーキング現象とは、大舵角で旋回する際に、前輪と後輪の旋回半径が異なるため、４輪駆動車において後輪と前輪との回転差をなくすと、前輪側にブレーキを掛けたと同じ状態になることを言う。本実施態様では、上述したようにタイトコーナブレーキング現象の発生し得る状況を検出すると、カップリング２０の係合力を弱めることで、前輪と後輪との差動を許容させ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避する。
【００２０】
このステップ１２のタイトコーナブレーキング現象の検出処理について、当該処理のサブルーチンを示す図３及び図４の説明図を参照して説明する。
電子制御回路５０は、先ず、各車輪の回転速度ω１ 〜ω４ が０ではないか、即ち、車両は走行しているかを判断する（Ｓ３２）。ここで、車両が走行していないときには（Ｓ３２がＮｏ）、ステップ４２へ移行し、車両が走行中は（Ｓ３２がＹｅｓ）、後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４の車輪速度ω３ 、ω４ から旋回半径Ｒ３ を求める（Ｓ３４）。
【００２１】
この旋回半径Ｒ３ の算出について、図４を参照して説明する。図中で各車輪（タイヤ）の半径をｒ、各車輪ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４の旋回半径をＲ１ 、Ｒ２ 、Ｒ３ 、Ｒ４ 、車両１０の旋回角速度をω、前輪の内輪ＲＴ１と外輪ＲＴ２との間のフロントトレッドをＬｆ 、後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との間のリヤトレッドをＬｒ 、前輪の内輪ＲＴ１及び外輪ＲＴ２と後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４との間のホイルーベースをＬとする。ここで、車輪ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４が滑らない場合には、回転速度は次の数１のように表せる。
【数１】
Ｒ１ ω＝ｒω１
Ｒ２ ω＝ｒω２
Ｒ３ ω＝ｒω３
Ｒ４ ω＝ｒω４
【００２２】
これにより、次の数２が成立する。
【数２】
Ｒ１ ／ω１ ＝Ｒ２ ／ω２ ＝Ｒ３ ／ω３ ＝Ｒ４ ／ω４
また、後輪の外輪ＲＴ４の旋回半径Ｒ４ は、内輪ＲＴ３にリヤトレッドＬｒ を加えた次の数３により表せる。
【数３】
Ｒ４ ＝Ｒ３ ＋Ｌｒ
【００２３】
ここで、上記数２及び数３から後輪の内輪ＲＴ３の旋回半径Ｒ３ を、次の数４により求めることができる。
【数４】
Ｒ３ ＝Ｌｒ ／｛（ω４ ／ω３ ）−１｝
【００２４】
図３を参照して電子制御回路５０による制御について説明を続ける。ここで、上述した数４により後輪の内輪ＲＴ３及び外輪ＲＴ４の車輪速度ω３ 、ω４ から旋回半径Ｒ３ を算出した後（Ｓ３４）、次に、算出した旋回半径Ｒ３ がタイトコーナブレーキング現象の発生し得る旋回半径α（しきい値）以下かを判断する（Ｓ３６）。ここで、旋回半径Ｒ３ が旋回半径αを越える場合、即ち、車両が直進中である場合及びタイトコーナブレーキング現象の発生し得ない程旋回半径の大きなカーブを旋回中の場合には（Ｓ３６がＮｏ）、ステップ４２へ移行して直進モードで制御を行う。
【００２５】
一方、旋回半径Ｒ３ がタイトコーナブレーキング現象の発生し得る旋回半径α以下の場合は（Ｓ３６がＹｅｓ）、実際に車両が当該旋回半径以下で旋回している場合の他、内輪、外輪の一方のみが低μ路を走行しているとき、例えば、道路にできたトラック等の轍の陥没に水が溜まっており、直進中に該轍に外輪のみが入った際にも、外輪がスリップするため旋回半径Ｒ３ がα以下になることがある。このため、更に、タイトコーナブレーキング現象が実際に発生しているかについての確認の判断を行う。ここでは、上記ステップ３４で後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との車輪速度から旋回半径Ｒ３ を求めたのに対して、ステップ３８で前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４との車輪速度から旋回半径Ｒ３ ’を再び求める。
【００２６】
この旋回変形Ｒ３ ’の算出について、再び図３を参照して説明する。
ここで、前輪の内輪ＲＴ１と外輪ＲＴ２との間のフロントトレッドＬｆ 、後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４との間のリヤトレッドＬｒ との差は僅かであるため、次の数５が成立する。
【数５】
（Ｌｆ −Ｌｒ ）≫Ｒ３
また、Ｌｆ ≒Ｌｒ とすると、次の数６が成立する。
【数６】
Ｒ１ ２ ＝Ｒ３ ２ ＋Ｌ２
Ｒ２ ２ ＝Ｒ４ ２ ＋Ｌ２
上記数６を数２を用いてＲ３ でまとめると、数７が成立する。
【数７】
Ｒ３ ’２ ＝
｛１−（ω２ ／ω１ ）２ ｝Ｌ２ ／｛（ω２ ／ω１ ）２ −（ω４ ／ω３ ）２ ｝
【００２７】
再び図３を参照して電子制御回路５０の制御動作について説明を続ける。上述したように前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４の車輪速度から旋回半径Ｒ３ ’をステップ３８で求めた後、ステップ４０にて該旋回半径Ｒ３ ’と、上記ステップ３４において後輪の内輪ＲＴ３と外輪ＲＴ４の車輪速度から求めた旋回半径Ｒ３ とを比較する。ここで、該旋回半径Ｒ３ を自乗した値と、旋回半径Ｒ３ ’を自乗した値とは車輪の滑りのない限り等しいが、実際には、前後輪の駆動力の配分差から差が生じる。このため、次の数８から、予め設定したしきい値βと比較することで、当該差が大きいか否かを判断する。
【数８】
｜Ｒ３ ２ −Ｒ３ ’２ ｜≦β
【００２８】
ここで、上記差がβ以下である際には、ステップ３６での判断が正しい、即ちタイトコーナブレーキング現象が発生していると判断し（Ｓ４０がＹｅｓ）、ステップ４４へ進みタイトコーナブレーキングモードを設定する。これにより、図２に示すステップ１４にて、タイトコーナブレーキングを回避するようにカップリング２０の電磁クラッチ１９の指令値を計算する。
【００２９】
他方、上記差がβを越える時には、上述したように内輪、外輪の一方のみが低μ路を走行しているとき、例えば、直進中に道路にできた轍に外輪のみが入り、算出した旋回半径Ｒ３ はα以下になっているが、タイトコーナブレーキング現象は発生していないため（Ｓ４０がＮｏ）、ステップ４２へ移行して直進モードを設定する。これにより、図２に示すステップ１６にて、電磁クラッチ１９を通常（直進モード）で制御を行うように指令値を演算する。
【００３０】
本実施形態では、近年多くの車両に予め備えられたＡＢＳ用の車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のみを用いることで、ステアリングホイルが大きく切られているかを検出するための舵角センサを新たに備えることなく、タイトコーナブレーキング現象を確実に検出することができる。
【００３１】
引き続き、図２に示すステップ１８にて、上記ステップ１４、ステップ１６にて計算した指令値に出力するための指令値を決定する。その後、車両が定常状態（ほぼ直進状態で一定速度で走行）かを判断し（Ｓ２０）、定常状態の際には（Ｓ２０がＹｅｓ）、指令値を徐々に０まで下げる。即ち、カップリング２０の係合力を０にすることで、後輪ＲＴ３、ＲＴ４への駆動力伝達を解き、リヤデフ２５等での伝達ロスを無くし、燃料消費を押さえる。
【００３２】
このステップ２０の定常判定について、当該処理のサブルーチンを示す図７を参照し説明する。
電子制御回路５０は、先ず、各車輪の回転速度ω１ 〜ω４ の変化が大きいかを判断する（Ｓ１１０）。ここで、例えば、図８（Ｂ）に示す時刻０〜ｔ１の様に車両が加速中の場合、或いは、時刻ｔ２〜の様に、凍結路等へ差しかかり車輪にスリップが発生して各車輪速の変化が大きくなったときには（Ｓ１１０がＹｅｓ）、後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため、通常モードを設定する（Ｓ１２２）。一方、図８（Ｂ）の時刻ｔ１〜ｔ２のように車両が定速走行しており、各車輪速の変化が小さいときには（Ｓ１１０がＮｏ）、加速操作量の変化が大きいかを判断する（Ｓ１１４）。本実施形態では、加速操作量の変化量を、図示しないスロットルバルブ開度センサからの入力信号により、スロットルバルブ開度の所定時間当たりの変化量から判断する。ここで、例えば、運転者が加速のため図示しないアクセルペダルを踏み込み、スロットルバルブ開度の変化が大きくなったときには（１１４がＹｅｓ）、走行安定性を高めるよう後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため、通常モード１２２を設定する。
【００３３】
引き続き、異径差補正処理を行う（Ｓ１１６）。この異径差補正処理とは、後述するように車輪速の左右差が大きくなった際、即ち、左前輪と右前輪との回転速度ω１ 、ω２、又は、左後輪と右後輪との回転速度ω３、ω４とが大きく異なる時には、ハンドル操作がなされたと判断する。このため、パンク等により異径の非常用タイヤが装着された際には、直進中にも車輪速の左右差が発生し、ハンドル操作と判断することになるため、異径タイヤ用の補正処理を行い、係る際にハンドル操作がなされたとの判断を防止する。ここでは、所定回過去に検出した車輪速の変化分を求めることで、車輪速の左右差が定常的に発生しているかを判断し、左右差が定常的に発生している際には、異径タイヤが装着されていると見なし、該車輪の回転速度を、通常径のタイヤが装着されていた際の値に換算する処理を行う。係る異径差補正処理により、異径タイヤが装着され、車輪速の左右差が発生しても、後述するように副駆動輪への駆動力の伝達を断つことで、燃料消費の減少をはかり得るようになる。
【００３４】
引き続き、ステップ１１８にて、車輪速の左右差が大きくなったか、即ち、左前輪と右前輪との回転速度ω１ 、ω２、又は、左後輪と右後輪との回転速度ω３、ω４とが大きく異なるかを判断する。ここで、図８（Ｃ）中の時刻ｔ５〜ｔ６におけるようにほぼ一定車速で、レーンチェンジを行った際、一定速度で左右に旋回した際、或は、横風、轍等にハンドルが取られ姿勢を立て直すためにハンドルを操作した際等、車輪速の左右差が大きくなった時に（Ｓ１１８がＹｅｓ）、走行安定性を高めるよう後輪（副駆動輪）側へも駆動力を与える必要があるため通常モードを設定する（Ｓ１２２）。これにより、図２に示す定常判定がＮｏとなり、主ルーチンを終了する。
このように本実施形態では、一定速度でハンドルを操作した際に、直ちに副駆動輪（後輪ＲＴ３，ＲＴ４）側への駆動トルク配分を再開し得るため、走行安定性を高めることができる。
【００３５】
一方、各車輪速の変化が小さく（Ｓ１１０がＮｏ）、スロットルバルブ開度の変化が小さく（Ｓ１１４がＮｏ）、且つ、図８（Ｃ）中の時刻ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜に示すように車輪速の左右差が小さい時に（Ｓ１１８がＮｏ）、スリップの発生しない整備された道路を一定速度でほぼ直進中であると判断し、定常モードを設定する（Ｓ１２０）。この定常モードの設定により、図２に示す定常判定がＹｅｓとなり、カップリング２０の係合力を徐々に０まで下げ、副駆動輪（後輪）への駆動力伝達を断つことで、燃料消費を軽減する。ここで、係合力を徐々に０にするのは、運転者に意識させることなく駆動力伝達を断ち、違和感を与えないようにするためである。
【００３６】
引き続き、図２に示すステップ１６の直進モードでの指令値の演算について、当該処理のサブルーチンを示す図６および図８（Ａ）に示すマップを参照して説明する。
先ず、図１に示す車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの信号を入力し、前後輪の差動回転数を演算する（Ｓ７５）。そして、差動回転数に応じて電磁クラッチ１９の係合力を図８（Ａ）の実線に示すマップから求める。ここで、前後輪の差動回転数が大きい場合には、ぬかるみや雪道等の低μ路であると判断し係合力を高めるように制御する。
【００３７】
次に、車速を図示しない車速センサから入力する（Ｓ７６）。そして、車速に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ７８）。ここで、車速が低い場合には、走行安定性を高めるため係合力を高め、車速が高い時には操縦性を高めるよう係合力を弱めるように補正係数を求める。
【００３８】
更に、スロットルバルブ開度を図示しないスロットルバルブ開度センサから入力する（Ｓ８０）。そして、スロットルバルブ開度に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ８２）。ここで、発進性、加速性を高めるため、スロットルバルブ開度が大きくなる程、係合力を高めるように補正係数を求める。
【００３９】
次に、各車輪速の変化が大きく、図７を参照して上述したステップ１１０の各車輪速の変化が大きいかの判断がＹｅｓとなり、通常モードに移行したかを判断する（Ｓ８４）。例えば、一旦、副駆動輪側へのトルク分配を停止した後、凍結路等に差しかかり主駆動輪がスリップし、各車輪速の変化が大きくなって、再び、通常モードへ移行した直後かを判断する。このように、各車輪速の変化に基づき定常モードから通常モードに移行した際には（Ｓ８４がＹｅｓ）、徐々に係合力を高める（Ｓ８６）。これは、カップリング１９へ係合力を与え、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン１２）側への影響を小さくし、エンジン回転を急激に変化させないようにするためである。これにより、定常モードから通常モードに切り替えられた際にの伝達トルクの配分再開時にも、運転者に違和感を与えることがなくなる。なお、スロットルバルブ開度の変化、或いは、車輪速左右差により通常モードに移行した際には（Ｓ８４がＮｏ）、徐々に係合力を高める必要がないため、ステップ８８へ移行し、係合力を最適値まで一気に高める。
【００４０】
ステップ８８では、ステップ７８、８１、８４にて求めた補正係数に基づき、電磁クラッチ１９の係合力を決定し、印加する電流を制御する。
なお、上述した図８（Ａ）に示すマップおよび図示しないマップは、ＲＯＭ５４に予め記憶されているものである。
【００４１】
引き続き、図２に示すステップ１４のタイトモードでの指令値の計算について、当該処理のサブルーチンを示す図５および図８（Ａ）の破線に示すマップを参照して説明する。
先ず、図１に示す車輪速センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの信号を入力し、前後輪の差動回転数を演算する（Ｓ５０）。そして、差動回転数に応じて電磁クラッチ１９の係合力を図８（Ａ）の破線に示すマップから求める。ここで、前後輪の差動回転数が小さい場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように制御する。
【００４２】
次に、上記ステップ３４にて算出した旋回半径Ｒ３ を入力する（Ｓ５２）。そして、旋回半径に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ５４）。ここで、旋回半径が小さい場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように補正係数を求める。次に、車速を図示しない車速センサから入力する（Ｓ５６）。そして、車速に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ５８）。ここで、車速が低い場合には、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため係合力を弱めるように補正係数を求める。
【００４３】
更に、スロットルバルブ開度を図示しないスロットルバルブ開度センサから入力する（Ｓ６０）。そして、スロットルバルブ開度に応じて電磁クラッチ１９の係合力の補正係数を図示しないマップから求める（Ｓ６２）。ここで、スロットルバルブ開度に対する係合力が高い場合は、タイトコーナブレーキング現象が強く発生するため、係合力を弱めるように補正係数を求める。その後、ステップ５４、５８、６２にて求めた補正係数に基づき、電磁クラッチ１９の係合力を決定する（Ｓ６２）。
【００４４】
その後、直進モードからタイトモードへ切り替えられた直後かを判断する（Ｓ６４）。そして、切り替えられた直後は（Ｓ６４がＹｅｓ）、係合力を徐々に弱めるように補正値を決定する（Ｓ６６）。これは、本実施形態では、舵角センサを使用していないため、ハンドルが大きく切られた状態で停止状態から発進する際には、最初は、直進モードが選択され、車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の出力に基づき、タイトモードに切り替えられることになる。ここで、このタイトモードへの切り替えの際に、一気に副駆動輪（後輪）ＲＴ３，ＲＴ４へのトルク配分を下げると、発進の際に溜まっていた循環トルクが一気に開放され、車両にショックを与えるため、徐々に係合力を弱めて行く。
【００４５】
ここでは、上述したように該係合力の指令値に基づき供給電流を減少させることにより、電磁クラッチ１９の係合力を弱め、前輪ＲＴ１、ＲＴ２と後輪ＲＴ３、ＲＴ４の差動を許容することで、タイトコーナブレーキング現象の発生を未然に防ぐ。この実施形態では、タイトコーナブレーキング現象が発生する際の電磁クラッチ１９による伝達トルクの制御量を、前後輪の差動回転数、旋回半径、車速、加速操作量（スロットルバルブ開度）に応じて変化させるため、車両の走行状況に合わせて伝達トルクを最適に制御できる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、カップリングの差動制御装置として電磁クラッチを用いる例を挙げたが、この代わりに、油圧クラッチ等の種々の伝達トルクの変更可能な装置を使用できる。また、電子制御回路５０では、旋回半径を後輪の内外輪の回転速度から求めたが、前輪の内外輪の回転速度から求めることも可能である。また、スロットルバルブ開度に代えて、アクセルペダル開度など他の加速操作量に応じて伝達トルクを制御することも可能である。
【００４７】
更に、上述した実施形態では、前輪駆動車をベースとして４輪駆動車を構成してあるため、後輪ＲＴ３、ＲＴ４側が副駆動輪となったが、後輪駆動車をベースとした４輪駆動車においては、前輪側が副駆動輪となる。この場合には、前輪側へのトルク配分が調整されることになる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようにカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ、旋回等を行い、或は、轍などにハンドルを取られ、ハンドルを操作し、左右輪の速度差が大きくなった際に、副駆動輪への動力の伝達を直ちに再開でき、安定した走行が可能となる。
【００５０】
請求項２の発明では、速度変化が小さいときに、副駆動輪への伝達トルクをゼロにするようカップリングを制御する。このため、ほぼ一定速度で概ね直進しているときには、副駆動輪への動力の伝達ロスを無くすことで、燃料消費を抑えることができる。一方、左右輪の速度差が大きいと判断された際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を再開する。従って、運転者がレーンチェンジ等を行い、左右輪の速度差が大きくなった際に、或いは、加速又は減速のためにスロットル開度を調整した際に、副駆動輪への動力の伝達を再開できるので、安定した走行が可能となる。
【００５１】
本発明では、速度変化が大きくなった際に、副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するようカップリングを制御する。このため、伝達トルクの配分を再開する際に、動力源（エンジン）側への影響を小さくでき、エンジン回転を変化させない。このため、運転者に伝達トルクの配分再開時にも違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係るトルク配分装置を備える４輪駆動車の構成を示す説明図である。
【図２】電子制御回路による主処理を示すフローチャートである。
【図３】図２中のタイトコーナ判定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】旋回半径の算出方法を示す説明図である。
【図５】図２中のタイトモードで指令値を計算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図２中の直進モードで指令値を計算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図２中の定常判断のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）は、前後輪の回転速度と係合力との対応関係のマップの内容を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、車輪速変化に基づく通常モードと定常モードとの切り替えを示すグラフであり、図８（Ｃ）は、左右の車輪差に基づく通常モードと定常モードとの切り替えを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ ４輪駆動車
１２ エンジン
１５ フロントデフ
１８ 第１プロペラシャフト
１９ 電磁クラッチ
２０ カップリング
２２ 第２プロペラシャフト
５０ 電子制御回路
Claims (2)
- 前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、且つ、前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを特徴とする４輪駆動車。 - 前後輪のいずれか一方が、動力源に直結された主駆動輪であり、
前後輪の他方が、走行状態に応じて前後輪のトルク配分比を可変にする制御可能なカップリングを介して該動力源に接続された副駆動輪である４輪駆動車において、
各４輪の車輪速度をそれぞれ検出する速度検出器と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度の変化が小さいかを判断する速度変化判断手段と、
前記速度検出器により検出された各４輪の車輪速度から、左右輪の速度差が大きいかを判断する速度差判断手段と、
スロットル開度の変化が大きいかを判断するスロットル開度判断手段と、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され、前記速度変化判断手段により左右輪の速度差が小さいと判断され、且つ、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が小さいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクをゼロにするように前記カップリングを制御し、
前記速度判断手段により速度変化が小さいと判断され且つ前記速度差判断手段により左右輪の速度差が大きいときレーンチェンジ又は一定速での左右旋回と判断し、又は、前記スロットル開度判断手段によりスロットル開度の変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を再開するように前記カップリングを制御するカップリング制御手段と、を備え、
前記カップリング制御手段が、前記速度変化判断手段により速度変化が大きいと判断された際に、前記副駆動輪への伝達トルクの配分を徐々に再開するように前記カップリングを制御することを特徴とする４輪駆動車。
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