JP3642041B2 - ４輪駆動車の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦クラッチの締結制御により前後輪駆動力配分率を可変に制御する前後輪駆動力配分制御システムが搭載された４輪駆動車の駆動力制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、前輪駆動ベースの電子制御４輪駆動車について説明すると、前輪駆動状態での低μ路走行中に前輪が加速スリップ状態となり、前後輪車輪速度差が発生すると、前後輪車輪速度差を抑えるように摩擦クラッチの締結力を強め、エンジン駆動力の一部を後輪側へ配分し、前輪側への駆動力配分率を減らす前後輪駆動力配分制御が行われる。そして前輪側への駆動力配分率を減らしてもなお前後輪車輪速度差が抑制されない場合には、さらに、摩擦クラッチの締結力が強められ、最終的には、エンジン直結駆動輪（以下、主駆動輪という）である前輪と、クラッチ締結駆動輪（以下、従駆動輪という）である後輪と、の駆動力配分率が５０％：５０％となるようにクラッチが締結される。
【０００３】
しかし、極低μ路走行時に４輪駆動状態での走行であるにもかかわらず、前後輪が共に加速スリップが生じるような４輪加速スリップ状態になると、加速スリップを抑えて路面に伝達される駆動力を確保したいという要求に応えるべく、４輪駆動車にもエンジン出力を低減したり各輪にブレーキ力を付与するトラクション制御システム（Traction Control System：以下、ＴＣＳと略称する）が適用されている。
【０００４】
この従来の４輪駆動車の駆動力制御装置では、例えば、特開２００１−０３９２８７号公報に記載されているように、トラクション制御システム側において、従駆動輪の速度に基づいて車体速を推定し、推定した車体速と検出した主駆動輪速との偏差（スリップ量）により加速スリップの有無を判定し、ＴＣＳ制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の４輪駆動車の駆動力制御装置におけるトラクション制御システムにあっては、検出される車輪速度に基づいて車体速を推定しているため、上記４輪加速スリップ状態では実際の車体速に対し大きめの車体速を推定してしまう（以下、推定車体速が上ずるともいう）ことになり、車輪の加速スリップを適切に判断できず、ＴＣＳ作動タイミングが遅れたり、ＴＣＳ作動をしても十分に加速スリップ抑制できないという問題があった。
【０００６】
また、この問題を改善するために、前後輪駆動力配分制御システム側で、前後輪車輪速度差が発生しても、例えば、主駆動輪への駆動力配分率：従駆動輪への駆動力配分率＝９０％：１０％というように、従駆動輪への駆動力配分率に制限を設けた場合には、従駆動輪側では遅い車輪速度を発生させ、４輪の車輪速度の同期を防止し、車体速の推定精度を向上させることができるものの、従駆動輪への駆動力配分率が高い４輪駆動状態による本来の車両加速性能が発揮できないという問題がある。
【０００７】
さらに、前後輪駆動力配分制御システムにおいて、従駆動輪への駆動力配分率に制限を設ける場合、摩擦クラッチは滑り状態となり、摩擦クラッチの温度が上昇し、これを頻繁に実施することで摩擦クラッチの耐久性が不利になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、摩擦クラッチの耐久性向上を図りながら、４輪駆動による本来の車両加速性能の確保と車体速推定精度の確保との両立を達成することができる４輪駆動車の駆動力制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、
前後輪へのエンジン駆動系の途中に摩擦クラッチが設けられ、クラッチ締結力が高いほど前後輪の駆動力配分率を等配分率側に変更する制御を行う前後輪駆動力配分制御システムを備えた４輪駆動車の駆動力制御装置において、
前後輪の各車輪速度を検出する車輪速検出手段と、
前記摩擦クラッチに対しエンジン駆動系から入力されるクラッチ入力トルクを検出するクラッチ入力トルク検出手段と、
前記摩擦クラッチがクラッチ出力側へ伝達可能なクラッチ伝達トルクを検出するクラッチ伝達トルク検出手段と、
クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前記前後輪駆動力配分制御システムに対し出力するクラッチ力低減制御手段と、
を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
車輪の加速スリップの有無を検出する加速スリップ検出手段と、加速スリップの発生時、駆動輪から路面に伝達される駆動力の低減制御を行うトラクション制御システムと、を備え、
前記クラッチ力低減制御手段は、トラクション制御システムによる駆動力低減制御中であり、且つ、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、請求項１または請求項２に記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
路面摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定手段を備え、
前記クラッチ力低減制御手段は、推定路面摩擦係数が設定値未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項１ないし請求項３の何れかに記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
前記摩擦クラッチのクラッチ温度を検出するクラッチ温度検出手段を備え、
前記クラッチ力低減制御手段は、検出されたクラッチ温度が設定温度未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項１ないし請求項４の何れかに記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
左右前輪の車輪速度平均値と左右後輪の車輪速度平均値との前後輪車輪速度差を求める前後輪車輪速度差検出手段を備え、
前記クラッチ力低減制御手段は、前後輪車輪速度差が小さいほど、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力の低減量を大きくする手段であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の作用および効果】
請求項１に係る発明にあっては、クラッチ入力トルク検出手段において、摩擦クラッチに対しエンジン駆動系から入力されるクラッチ入力トルクが検出され、クラッチ伝達トルク検出手段において、摩擦クラッチがクラッチ出力側へ伝達可能なクラッチ伝達トルクが検出され、クラッチ力低減制御手段において、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令が、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力される。
【００１５】
すなわち、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さい場合とは、摩擦クラッチの滑りがない直結４輪駆動状態や摩擦クラッチの滑りが少し生じている４輪駆動状態をいう。そして、これらの条件が成立し、推定車体速が上ずる可能性がある場合に限り、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力が低減されるため、４輪の車輪速度の同期が防止され、検出される車輪速度に基づく車体速の推定精度を確保することができる。
【００１６】
また、４輪駆動配分状態条件と左右輪の車輪速度条件が同時に成立しない時、すなわち推定車体速が上ずる可能性がない場合には、前後輪駆動力配分制御システムが通常通り作動することにより、直結４輪駆動状態、または、直結に近い４輪駆動状態による本来の車両加速性能を確保することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明にあっては、クラッチ力低減制御手段において、トラクション制御システムによる駆動力低減制御中であり、且つ、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令が、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力される。
【００１８】
すなわち、４輪駆動配分状態条件と、左右輪の車輪速度条件に、トラクション制御システムの作動中であるという条件が付加されることで、推定車体速が上ずる可能性があるときに、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減されるため、トラクション制御システムによる加速スリップ判定の必要時に４輪の車輪速度の同期が防止され、検出される車輪速度に基づく車体速の推定精度を確保することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明にあっては、路面摩擦状態推定手段において、路面摩擦状態が推定され、クラッチ力低減制御手段において、推定路面摩擦係数が設定値未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令が、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力される。
【００２０】
通常、４輪の路面摩擦係数は、必ずしも４輪共に同じ路面摩擦係数ではないので、ディファレンシャルによる差動作用により左右輪の速度差を生じることがあるが、氷雪路等の極低路面摩擦係数路においては、左右輪に速度差がほとんど生じない。すなわち、路面摩擦係数条件を加えることで、極低路面摩擦係数路走行時であって、４輪に加速スリップを生じるような必要時にのみ、上記クラッチ締結力低減条件が成立し、車体速の推定精度を確保することができる。
【００２１】
一方、高μ路走行時で、直結４輪駆動状態、または、直結に近い４輪駆動状態で、且つ、左右輪の車輪速度が同期しているが、４輪加速スリップを生じていない場合には、路面摩擦係数条件が不成立となり、クラッチ締結力の低減制御が行われないことで、高μ路走行時における直結４輪駆動状態、または、直結に近い４輪駆動状態での高い加速性を発揮できると共に、不要に摩擦クラッチを滑らせることを防止でき、摩擦クラッチの耐久性向上を図ることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明にあっては、クラッチ温度検出手段において、摩擦クラッチのクラッチ温度が検出され、クラッチ力低減制御手段において、検出されたクラッチ温度が設定温度未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令が、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力される。
【００２３】
すなわち、摩擦クラッチのクラッチ温度が高い状態で、クラッチ締結力の低減制御を行うと、摩擦クラッチの滑りにより、さらにクラッチ温度が上昇し、摩擦クラッチの耐久性が問題となる。
【００２４】
これに対し、クラッチ締結力の低減条件に、クラッチ温度条件を付加することで、クラッチ温度が設定温度以上の場合には、他の条件が成立してもクラッチ締結力の低減を行わないため、摩擦クラッチの温度上昇が抑制され、摩擦クラッチの耐久性を向上させることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明にあっては、前後輪車輪速度差検出手段において、左右前輪の車輪速度平均値と左右後輪の車輪速度平均値との前後輪車輪速度差が求められ、クラッチ力低減制御手段において、前後輪車輪速度差が小さいほど、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力の低減量が大きくされる。
【００２６】
すなわち、前後輪車輪速度差が小さいほど４輪の車輪速度の同期傾向が高いため、クラッチ締結力の低減量を大きくすること、言い換えると、摩擦クラッチをより滑らせることで、車輪速度の同期を防ぎ、車体速の推定精度を向上させることができる。
【００２７】
また、前後輪車輪速度差が大きいほど４輪の車輪速度の同期傾向が低いため、クラッチ締結力の低減量を前後輪車輪速度差の大きさに応じて少なくする、言い換えると、摩擦クラッチをあまり滑らせないようにすることで、不要に従駆動輪への駆動力配分率が低い４輪駆動状態となることがなく加速性能を犠牲にすることを防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における４輪駆動車の駆動力制御装置を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項３に対応する第１実施例と、請求項４及び請求項５に対応する第２実施例とに基づいて説明する。
【００２９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の４輪駆動車の駆動力制御装置が適用された前輪駆動ベースの４輪駆動車の全体システム図である。
【００３０】
図１において、１はエンジン、２は自動変速機、３はフロントディファレンシャル、４，５はフロントドライブシャフト、６，７は左右前輪（主駆動輪）、８はトランスファー、９はトランスファー出力軸、１０は摩擦クラッチ、１１はリアプロペラシャフト、１２はリアディファレンシャル、１３，１４はリアドライブシャフト、１５，１６は左右後輪（従駆動輪）であり、摩擦クラッチ１０を解放した２輪駆動状態では左右前輪６，７へのみエンジン駆動トルクを伝達し、摩擦クラッチ１０が締結される４輪駆動状態では、クラッチ締結力の大きさに応じて左右後輪１５，１６へエンジン駆動トルクの一部を配分する前輪駆動ベースの４輪駆動車が構成されている。
【００３１】
また、図１において、２０はブレーキペダル、２１はマスターシリンダ、２２は舵角センサ、２３はヨーレート／横Ｇセンサ、２４は左前輪回転センサ（車輪速検出手段）、２５は右前輪回転センサ（車輪速検出手段）、２６は左後輪回転センサ（車輪速検出手段）、２７は右後輪回転センサ（車輪速検出手段）、２８は圧力センサ、２９はＴＣＳコントローラ、３０はエンジンコントローラ、３１は４ＷＤコントローラ、３２は電子制御スロットル、３３はＴＣＳ／ＡＢＳブレーキアクチュエータである。
【００３２】
前記舵角センサ２２、ヨーレート／横Ｇセンサ２３、左前輪回転センサ２４、右前輪回転センサ２５、左後輪回転センサ２６、右後輪回転センサ２７、圧力センサ２８からのセンサ信号は、ＴＣＳコントローラ２９に出力される。また、各回転センサ２４〜２７で検出される各車輪速は、左前輪がＶw1、右前輪がＶw2、左後輪がＶw3、右後輪がＶw4である。
【００３３】
前記ＴＣＳコントローラ２９は、これらセンサ信号を入力し、加速スリップが発生しているとの判定時、ＴＣＳ制御に必要な目標エンジントルクの演算及び目標ブレーキ液圧の演算を行い、エンジンコントローラ３０やＴＣＳ／ＡＢＳブレーキアクチュエータ３３に対し駆動力を低減する指令を出力する。また、４ＷＤコントローラ３１から必要情報を入力すると共に、所定のクラッチ力低減制御条件が成立すると、４ＷＤコントローラ３１に対し、摩擦クラッチ１０のクラッチ締結力を弱める要求を出力する。
【００３４】
前記エンジンコントローラ３０は、ＴＣＳコントローラ２９からの指令を受けて、電子制御スロットル３２のスロットルモータに対するスロットル開度制御、及び、エンジン１のインジェクターに対する燃料カット制御を行う。
【００３５】
前記４ＷＤコントローラ３１は、所定の４ＷＤ制御則に基づいて目標クラッチ伝達トルクＴ＊を決定し、決定した目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得るクラッチ締結力指令TETS（例えば、電磁摩擦クラッチの場合はソレノイドに対する電流指令）を摩擦クラッチ１０に出力する。これにより、前後輪の駆動力配分率が、前輪駆動力配分率：後輪駆動力配分率＝１００％：０％（前輪駆動状態）から前輪駆動力配分率：後輪駆動力配分率＝５０％：５０％（直結４輪駆動状態）までの制御可能範囲内において、走行状況や車両状況に最適な前後輪駆動力配分率に制御される。また、ＴＣＳコントローラ２９から摩擦クラッチ１０のクラッチ締結力を弱めるクラッチ締結力要求RQ_TRQを入力した場合、目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得るクラッチ締結力指令TETSに代え、クラッチ締結力を弱めたクラッチ締結力要求RQ_TRQを得るクラッチ締結力指令TETSを摩擦クラッチ１０に出力する。
【００３６】
なお、前記ＴＣＳコントローラ２９と、前記エンジンコントローラ３０と、前記４ＷＤコントローラ３１は、互いにＣＡＮ通信線（多重通信線）により接続されている。
【００３７】
次に、作用を説明する。
【００３８】
［４ＷＤ制御作用］
前記４ＷＤコントローラ３１にて行われる４ＷＤ制御は、例えば、前後輪車輪速度差△Ｖｗが大きいほどクラッチ伝達トルクを大きくするように算出される前後回転数差トルクＴ△Ｖや、前後輪の荷重配分の後輪荷重配分比とトランスファー出力トルクとから算出される駆動力基本配分トルクＴENG等を計算し、これらの計算された複数のトルクのセレクトハイにより目標クラッチ伝達トルクＴ＊を決定し、目標クラッチ伝達トルクＴ＊が得られるクラッチ締結力指令TETSを摩擦クラッチ１０に出力することで行われる（前後輪駆動力配分制御システム）。
【００３９】
［ＴＣＳ制御作用］
前記ＴＣＳコントローラ２９にて行われるＴＣＳ制御は、車輪速情報に基づいて加速スリップが発生しているかどうかを判定し、加速スリップが発生していると判定した時に、必要な目標エンジントルクの計算及び目標ブレーキ液圧の計算を行い、エンジンコントローラ３０やＴＣＳ／ＡＢＳブレーキアクチュエータ３３に対し駆動力を低減する指令を出力することで行われる（トラクション制御システム）。
【００４０】
ここで、加速スリップの発生有無の判断基準の基となる推定車体速Ｖref(t)は、下記の式により求められる。
Figure 0003642041
但し、ａmodel＞ａＬ１の時、ａmodel＝ａＬ１となる。
Ｖref(t)：今回の演算周期で求めた現在の車体速（＝推定車体速）
Ｖref(t-1)：１サイクル前の演算周期で求めた車体速
Ｖref1：補正前の車体速
Ｖw：車輪速（駆動時は後輪速Ｖw3，Ｖw4のセレクトロー、制動時は後輪速Ｖw3，Ｖw4のセレクトハイ）
Kc：補正係数 ＴＢＫ：制動トルク
ａmodel：モデル推定加速度 ＴＥＮＧ：エンジントルク
△ｔ：単位時間 ＩＥＮＧ：エンジンイナーシャ
ａＬ１：加速度リミッタ値 Ｉω：ホイールイナーシャ
Kg：ギア比 ｒ：タイヤ半径
ωｔ：エンジン回転数 ｄωｔ：エンジン回転数変化
ωｗ：車輪速 ｄωｗ：車輪加速度
Ｆｘ：車体にかかる並進力 Ｔ１：タイヤに加わる駆動トルク
Ｔ２：タイヤに加わる制動トルク ｍ：車体質量
すなわち、上記(3)式及び図４に示すように、エンジントルクＴＥＮＧ、制動トルクＴＢＫ、エンジン回転数変化ｄωｔ、車輪加速度ｄωｗ、車両諸元から求まる車体にかかる並進力Ｆｘを、車体質量ｍで除することで、モデル推定加速度ａmodelが推定できる。このモデル推定加速度ａmodelを用いて上記(2)式により補正前の車体速Ｖref1を求め、この車体速Ｖref1と車輪速Ｖwと補正係数Kcを用いた上記(1)式により現在の車体速Ｖref(t)を求めることができる。
【００４１】
そして、加速スリップ量Ｓは、下記の式により求められる。
Ｖwf−Ｖref(t)＝Ｓ …(4)
Ｖwf：前輪速（前輪速Ｖw1，Ｖw2のセレクトハイ）
Ｖref(t)：現在の車体速
すなわち、前輪速Ｖwfと現在の車体速Ｖref(t)の偏差により加速スリップ量Ｓが算出される。
【００４２】
そして、加速スリップ量Ｓが設定された加速スリップしきい値Ｓ0以上になると、加速スリップ発生時であると判定され（加速スリップ検出手段）、加速スリップの発生時（Ｓ≧Ｓ0）に、ＴＣＳ制御が行われる。
【００４３】
［クラッチ力低減制御処理］
図２はＴＣＳコントローラ２９のクラッチ力低減制御部で実行されるクラッチ力低減制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（クラッチ力低減制御手段）。
【００４４】
ステップＳ１では、ＴＣＳ作動フラグによりＴＣＳ作動中かどうかが判断され、ＴＣＳ作動中の場合はステップＳ２へ進み、ＴＣＳ作動中でない場合はリターンへ進む。
【００４５】
ステップＳ２では、後述の演算により求められる推定路面摩擦係数μが設定摩擦係数γ（例えば、γ＝0.2）未満かどうかが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ３へ進み、Ｎｏの場合はリターンへ進む。
【００４６】
ステップＳ３では、後述の演算により求められる推定クラッチ入力トルクＴinp（クラッチ入力トルク検出値）から、４ＷＤコントローラ３１からの情報入力により取得されるクラッチ締結力指令TETSから得られる実際のクラッチ伝達トルクＴｒ（クラッチ伝達トルク検出値）を減じた値が所定値δ（例えば、δ＝０）より小さいかどうかが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ４へ進み、Ｎｏの場合はリターンへ進む。
【００４７】
ステップＳ４では、左右の前輪速Ｖw1，Ｖw2が等しく、且つ、左右の後輪速Ｖw3，Ｖw4が等しいかどうかが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ５へ進み、Ｎｏの場合はリターンへ進む。但し、左右の車輪速が等しいかどうかの判断は、α（例えば、1.0km/h）の誤差を許容する下記の式により判断される。
Ｖw1±α＝Ｖw2、Ｖw3±α＝Ｖw4 …(5)
ステップＳ５では、ＴＣＳコントローラ２９から４ＷＤコントローラ３１に対して２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力される。
ここで、クラッチ締結力要求RQ_TRQは、下記の式により与えられる。
RQ_TRQ＝TETS×η …(6)
ＴＥＴＳ：４ＷＤコントローラ３１から取得したクラッチ締結力指令
η：係数（例えば、η＝0.8という固定値）
［クラッチ入力トルクとクラッチ伝達トルクの推定］
エンジン駆動系からトランスファー出力軸９を経過し、摩擦クラッチ１０に対して入力される推定クラッチ入力トルクＴinpは、下記に述べる計算方法により求められる（クラッチ入力トルク検出手段）。
例えば、アクセル開度とエンジン回転数によりエンジントルクを推定し、これにトルコンバータの増幅率や変速機ギア係数を考慮して、ミッション出力軸トルクTRQDを計算し、これにフロントファイナルギア比とトランスファーギア比を掛け合わせた下記の式により、推定クラッチ入力トルクＴinpが計算される。
Ｔinp＝TRQD×ファイナル比×トランスファー比 …(7)
摩擦クラッチ１０が後輪１５，１６側（クラッチ出力側）へ伝達可能なクラッチ伝達トルクは、４ＷＤコントローラ３１からクラッチ締結力指令TETSを入力し、クラッチ締結力指令TETSで得られる実際のクラッチ伝達トルクＴｒを予め決めておいたマップや演算処理によって求めることで得られる（クラッチ伝達トルク検出手段）。
すなわち、４ＷＤコントローラ３１から出力されるクラッチ締結力指令TETSは、最終的に決定された摩擦クラッチ１０にて目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得る指令であるため、このクラッチ締結力指令TETSから得られる実際のクラッチ伝達トルクＴｒは、摩擦クラッチ１０が後輪１５，１６側へ伝達可能なクラッチ伝達トルクであると推定することができる。
【００４８】
［路面摩擦係数の推定］
推定路面摩擦係数μは、車体にかかる並進力Ｆｘと鉛直荷重Ｆｚにより推定される（路面摩擦状態推定手段）。
すなわち、車体にかかる並進力Ｆｘは、上記車体速の推定で述べたように、エンジントルクＴＥＮＧ、制動トルクＴＢＫ、エンジン回転数変化ｄωｔ、車輪加速度ｄωｗ、車両諸元により下記の式で求まる。
Ｆｘ＝{(ＴＥＮＧ-ＩＥＮＧ・ｄωｔ)×γ-ＴＢＫ-Ｉω・ｄωｗ}／ｒ …(8)
また、並進力Ｆｘと鉛直荷重Ｆｚとの関係は、
Ｆｘ＝μ・Ｆｚ …(9)
ここで、鉛直荷重Ｆｚは、車両の重量条件により分かるので(9)式により、
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ …(10)
となり、推定路面摩擦係数μが計算される。
【００４９】
［クラッチ力低減制御作用］
まず、４ＷＤ制御を簡単に説明すると、４ＷＤコントローラ３１では、例えば、アクセル開度（≒スロットル開度）とエンジン回転数、ギア比等から求まる駆動力基本配分トルクＴENGと、前後輪車輪速度差△Ｖｗによって算出する前後回転数差トルクＴ△Ｖのセレクトハイの値となるように摩擦クラッチ１０のクラッチ締結力が制御される。
【００５０】
発進時に前輪６，７にスリップが生じていない場合は、アクセル開度（≒スロットル開度）とエンジン回転数からエンジントルクを推定し、これにギア比等を掛けることで計算されたトランスファー出力トルクＴOUTの後輪側荷重比分に相当する駆動力基本配分トルクＴENGを得るクラッチ伝達トルクに摩擦クラッチ１０を制御する。そして、その状態で前輪６，７がスリップし、前後輪車輪速度差△Ｖｗが発生すると、前後輪車輪速度差△Ｖｗの大きさに応じた前後回転数差トルクＴ△Ｖを算出し、、前後輪車輪速度差△Ｖｗが駆動力基本配分トルクＴENGより大きければ前後回転数差トルクＴ△Ｖを得るようにクラッチ締結力を増し、従駆動輪である後輪１５，１６側により多くのトルクを伝達する。さらに、前後輪車輪速度差△Ｖｗが収束し、車速が上昇してくるとトランスファー出力トルクＴOUTが減少するので、駆動力基本配分トルクＴENGの低下に応じ、徐々にクラッチ締結力を低下させ、従駆動輪である後輪１５，１６への伝達トルクを低減させる。
【００５１】
一方、ＴＣＳ制御を簡単に説明すると、ＴＣＳコントローラ２９では、エンジントルクと車両諸元から加速度を推定し、その積分値により車輪速補正することで車体速を推定し、車体速と車輪速とから加速スリップであると判定されると、エンジン出力低減やブレーキ液圧付与によるトラクション制御が行われる。
【００５２】
そこで、例えば、氷雪路等の極低μ路走行時を想定した場合、アクセル操作量が小さいにもかかわらず、前輪６，７側にて大きな加速スリップが発生すると、４ＷＤ制御において、摩擦クラッチ１０を強く締結する制御が行われ、ＴＣＳ制御において、トラクション制御が実行される。すなわち、図２のステップＳ１のＴＣＳ作動中条件と、ステップＳ２の低μ路条件が成立する。
【００５３】
そして、極低μ路走行時において大きな前後輪車輪速度差△Ｖｗが発生すると、４ＷＤ制御により摩擦クラッチ１０が締結され、摩擦クラッチ１０の滑りがない直結４輪駆動状態（前後輪配分率＝５０％：５０％）になることがある。この場合、Ｔinp−Ｔｒ＜０、つまり、推定クラッチ入力トルクＴinpからクラッチ伝達トルクＴｒを減じた値が０（ゼロ）より小さくなり、ステップＳ３の４輪駆動配分状態条件が成立する。また、前後輪の駆動系が直結され、左右輪間にディファレンシャルがあっても極低μ路であることにより左右輪の速度差が極小のため、ステップＳ４の左右輪速同一条件が成立する。このステップＳ３及びステップＳ４にて、推定車体速が上ずる可能性があるか否かを判断している。
【００５４】
よって、上記のように各条件が成立する走行状況になると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ステップＳ５において、２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力される。例えば、図３（ａ）のタイムチャートに示すように、ＴＣＳコントローラ２９から４ＷＤコントローラ３１に対し２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力されると、４ＷＤコントローラ３１側では、図３（ｂ）のタイムチャートに示すように、ＴＣＳコントローラ２９からの要求を選択し、目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得るクラッチ締結力指令TETSに代え、クラッチ締結力を弱めたクラッチ締結力要求RQ_TRQを得るクラッチ締結力指令TETSが摩擦クラッチ１０に出力され、一時的にクラッチ締結力が低減される。
【００５５】
このように、クラッチ力低減制御では、ステップＳ１のＴＣＳ作動中条件と、ステップＳ２の低μ路条件と、ステップＳ３の４輪駆動配分状態条件と、ステップＳ４の左右輪速同一条件と、が同時に成立し、車輪速に基づいて計算される現在の車体速Ｖref(t)が上ずる可能性があり、しかも、４輪に加速スリップを生じるような必要時にのみ、摩擦クラッチ１０の締結力が低減されるため、４輪の車輪速度の同期が防止され、車輪速度に基づく現在の車体速Ｖref(t)の推定精度を確保することができる。
【００５６】
次に、効果を説明する。
【００５７】
(1) ＴＣＳコントローラ２９に、推定クラッチ入力トルクＴinpからクラッチ伝達トルクＴｒを減じた値が所定値δより小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、４ＷＤコントローラ３１に対し２ＷＤ状態に近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQを出力するクラッチ力低減制御部を設けたため、摩擦クラッチ１０の耐久性向上を図りながら、４輪駆動状態による本来の車両加速性能の確保と車体速推定精度の確保との両立を達成することができる。
すなわち、クラッチ力低減制御条件が成立しない時には、４ＷＤコントローラ３１が通常通り作動することにより、４輪駆動状態による本来の車両加速性能が確保されるし、また、全てのクラッチ力低減制御条件が成立しない限り摩擦クラッチ１０のクラッチ締結力低減制御は行われないため、摩擦クラッチ１０の滑り締結状態の頻度が抑えられ、摩擦クラッチ１０の耐久性が向上する。
【００５８】
(2) クラッチ力低減制御条件に、ＴＣＳ作動中条件（図２のステップＳ１）を加えたため、ＴＣＳコントローラ２９による加速スリップ判定の必要時に４輪の車輪速度の同期が防止され、検出される車輪速度に基づく現在の車体速Ｖref(t)の推定精度を確保することができる。
この結果、ＴＣＳコントローラ２９で車輪の加速スリップを適切に判断できず、ＴＣＳ作動タイミングが遅れたり、ＴＣＳ作動しても十分に加速スリップを抑制できないという問題が解消される。
【００５９】
(3) クラッチ力低減制御条件に、低μ路条件（図２のステップＳ２）を加えたため、高μ路走行時において直結４輪駆動状態や直結に近い４輪駆動状態による高い加速性を発揮できると共に、不要に摩擦クラッチ１０を滑らせることを防止でき、摩擦クラッチ１０の耐久性向上を図ることができる。
【００６０】
（第２実施例）
この第２実施例は、第１実施例のクラッチ力低減制御条件（図２）に、クラッチ温度条件を加え、且つ、クラッチ力低減制御でのクラッチ力低減量を前後輪車輪速度差△Ｖｗ（前輪速平均値−後輪速平均値）により可変とする例である。なお、構成的には第１実施例の図１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６１】
次に作用を説明する。
【００６２】
［クラッチ力低減制御処理］
図５は第２実施例のＴＣＳコントローラ２９のクラッチ力低減制御部で実行されるクラッチ力低減制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ１３では、推定クラッチ入力トルクＴinp（クラッチ入力検出値）から、クラッチ伝達トルクＴｒ（クラッチ伝達トルク検出値）を減じた値が所定値δ（例えば、δ＝Ｔinp×0.2）より小さいかどうかが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ１４へ進み、Ｎｏの場合はリターンへ進む。なお、所定値δを推定クラッチ入力トルクＴinp×0.2としたことで、摩擦クラッチ１０がロック状態であるとき以外にも、摩擦クラッチ１０に滑りが少し生じている４輪駆動状態のときにもステップＳ１３の４輪駆動配分状態条件が成立する。
【００６４】
ステップＳ１６では、推定演算によるクラッチ推定温度Ｔempが、予め設定された閾値β（例えば、β＝180℃）未満かどうかが判断され、Ｎｏの場合はステップＳ１７へ進み、ＴＣＳコントローラ２９から４ＷＤコントローラ３１に対して２ＷＤに近づけるクラッチ締結力RQ_TRQが要求されない。また、Ｙｅｓの場合はステップＳ１５へ進む。
【００６５】
ここで、クラッチ推定温度Ｔempは、例えば、本出願人が、特願２００１−２１３２０号の明細書及び図面において提案しているように、摩擦クラッチ１０の回転速度差とクラッチ伝達トルクにより入力エネルギを算出し、この入力エネルギの大きさに応じ、時間と共に上昇したり下降したりするクラッチ温度の変動を予測し、この温度変動予測に基づいて算出される（クラッチ温度検出手段）。
【００６６】
ステップＳ１５では、ＴＣＳコントローラ２９から４ＷＤコントローラ３１に対して２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力される。
ここで、クラッチ締結力要求RQ_TRQは、下記の式により与えられる。
RQ_TRQ＝TETS×η …(11)
ＴＥＴＳ：４ＷＤコントローラ３１から取得したクラッチ締結力指令
η：係数で、例えば、前後輪車輪速度差△Ｖｗが所定値までの領域では、前後輪車輪速度差△Ｖｗが大きくなるに従って大きな値となる可変値（0.1≦η≦0.8）で与え、前後輪車輪速度差△Ｖｗが所定値以上の領域ではη＝0.8という固定値で与える。
【００６７】
なお、他のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４は、図２に示すステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４と同様であるので説明を省略する。
【００６８】
［クラッチ力低減制御作用］
例えば、図５において、ステップＳ１１のＴＣＳ作動中条件と、ステップＳ１２の低μ路条件と、ステップＳ１３の４輪駆動配分状態条件と、ステップＳ１４の左右輪速同一条件と、ステップＳ１６のクラッチ温度条件との全ての条件が成立すると、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１５へと進み、ステップＳ１５において、２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力される。
【００６９】
そして、図６（ａ）のタイムチャートに示すように、時点ｔ０にてＴＣＳコントローラ２９から４ＷＤコントローラ３１に対し２ＷＤに近づけるクラッチ締結力要求RQ_TRQが出力されると、４ＷＤコントローラ３１側では、図６（ｂ）のタイムチャートに示すように、ＴＣＳコントローラ２９からの要求を選択し、目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得るクラッチ締結力指令TETSに代え、クラッチ締結力を弱めたクラッチ締結力要求RQ_TRQを得るクラッチ締結力指令TETSが摩擦クラッチ１０に出力され、クラッチ締結力が低減される。
【００７０】
そして、図６（ｃ）のタイムチャート示すように、クラッチ締結力の低減を時点ｔ０から時点ｔ１まで継続することにより、摩擦クラッチ１０の滑りでクラッチ温度が上昇し、時点ｔ１においてクラッチ推定温度Ｔempが閾値β以上になると、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１６からステップＳ１７へ進む流れとなり、摩擦クラッチ１０のクラッチ締結力は、４ＷＤ制御による目標クラッチ伝達トルクＴ＊を得るクラッチ締結力指令TETSに戻されることになる。
【００７１】
次に、効果を説明する。
【００７２】
この第２実施例の４輪駆動車の駆動力制御装置にあっては、第１実施例の上記(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７３】
(4) ＴＣＳコントローラ２９に、クラッチ推定温度Ｔempが閾値β未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチ１０に対するクラッチ締結力を低減させる指令を４ＷＤコントローラ３１に対し出力するクラッチ力低減制御部を設けたため、クラッチ推定温度Ｔempが閾値β以上の場合には、他の条件が成立しても摩擦クラッチ１０がロック状態、もしくは、ロックに近い状態が維持されることで、摩擦クラッチ１０の温度上昇が抑制され、摩擦クラッチ１０の耐久性を向上させることができる。
【００７４】
(5) クラッチ力低減制御において、前後輪車輪速度差△Ｖｗが小さいほど係数ηを小さくし、前後輪車輪速度差△Ｖｗが小さいほど摩擦クラッチ１０に対するクラッチ締結力の低減量を大きくするようにしたため、４輪の車輪速度同期傾向に応じて、車体速の推定精度向上と４輪駆動状態による加速性能確保とをうまく両立させることができる。
すなわち、前後輪車輪速度差△Ｖｗが小さいほど４輪の車輪速度が高い同期傾向であるため、クラッチ締結力の低減量を大きくすること、言い換えると、摩擦クラッチ１０をより滑らせることで、車体速の推定精度を向上させることができる。また、前後輪車輪速度差△Ｖｗが大きいほど４輪の車輪速度の同期傾向が低いことを示すため、クラッチ締結力の低減量を前後輪車輪速度差△Ｖｗの大きさに応じて少なくする、言い換えると、摩擦クラッチ１０をあまり滑らせないようにすることで、不要に４輪駆動状態による加速性能を犠牲にすることを防止することができる。
【００７５】
（他の実施例）
以上、本発明の４輪駆動車の駆動力制御装置を第１実施例及び第２実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これら第１実施例及び第２実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７６】
例えば、第１，２実施例では、前輪駆動ベースの４輪駆動車への適用例を示したが、後輪が主駆動輪であり前輪が従駆動輪である後輪駆動ベースの４輪駆動車にも同様に適用することができる。
【００７７】
第１，２実施例では、ＴＣＳ制御システムが搭載された４輪駆動車への適用例を示したが、４ＷＤ制御システムのみが搭載された４輪駆動車へも適用することができる。この場合、クラッチ力低減制御手段は、４ＷＤコントローラ内に設けられることになる。
【００７８】
第１，２実施例では、ＴＣＳ制御システムが搭載された４輪駆動車への適用例を示したが、ＴＣＳ制御システムに代え、制動ロックを防止するＡＢＳ制御システム（Anti-lock Brake System）や、車両挙動を制御するＶＤＣ制御システム（Vehicle Dynamics Control）等のように、検出される車輪速に基づいて車体速を推定する１つ若しくは複数の制御システムが搭載された４輪駆動車にも適用することができる。
例えば、ＡＢＳ制御システムが搭載された４輪駆動車の場合、推定されている車体速が大きめの値となる状態でＡＢＳ制動を行うと、ＡＢＳが早期に作動し、減速度不足やペダル違和感（板踏み感）が発生するが、クラッチ力低減制御を採用することにより、このような減速度不足やペダル違和感を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の４輪駆動車の駆動力制御装置が適用された全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のＴＣＳコントローラのクラッチ力低減制御部で実行されるクラッチ力低減制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施例装置でクラッチ力低減制御が行われる場合のタイムチャートを示す図である。
【図４】第１実施例装置で車体速の推定演算を説明する車両モデル図である。
【図５】第２実施例装置のＴＣＳコントローラのクラッチ力低減制御部で実行されるクラッチ力低減制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第２実施例装置でクラッチ力低減制御が行われる場合のタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
３ フロントディファレンシャル
４，５ フロントドライブシャフト
６，７ 左右前輪（主駆動輪）
８ トランスファー
９ トランスファー出力軸
１０ 摩擦クラッチ
１１ リアプロペラシャフト
１２ リアディファレンシャル
１３，１４ リアドライブシャフト
１５，１６ 左右後輪（従駆動輪）
２０ ブレーキペダル
２１ マスターシリンダ
２２ 舵角センサ
２３ ヨーレート／横Ｇセンサ
２４ 左前輪回転センサ（車輪速検出手段）
２５ 右前輪回転センサ（車輪速検出手段）
２６ 左後輪回転センサ（車輪速検出手段）
２７ 右後輪回転センサ（車輪速検出手段）
２８ 圧力センサ
２９ ＴＣＳコントローラ
３０ エンジンコントローラ
３１ ４ＷＤコントローラ
３２ 電子制御スロットル
３３ ＴＣＳ／ＡＢＳブレーキアクチュエータ

Claims (5)

  1. 前後輪へのエンジン駆動系の途中に摩擦クラッチが設けられ、クラッチ締結力が高いほど前後輪の駆動力配分率を等配分率側に変更する制御を行う前後輪駆動力配分制御システムを備えた４輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前後輪の各車輪速度を検出する車輪速検出手段と、
    前記摩擦クラッチに対しエンジン駆動系から入力されるクラッチ入力トルクを検出するクラッチ入力トルク検出手段と、
    前記摩擦クラッチがクラッチ出力側へ伝達可能なクラッチ伝達トルクを検出するクラッチ伝達トルク検出手段と、
    クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前記前後輪駆動力配分制御システムに対し出力するクラッチ力低減制御手段と、
    を設けたことを特徴とする４輪駆動車の駆動力制御装置。
  2. 請求項１に記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
    車輪の加速スリップの有無を検出する加速スリップ検出手段と、加速スリップの発生時、駆動輪から路面に伝達される駆動力の低減制御を行うトラクション制御システムと、を備え、
    前記クラッチ力低減制御手段は、トラクション制御システムによる駆動力低減制御中であり、且つ、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
    路面摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定手段を備え、
    前記クラッチ力低減制御手段は、推定路面摩擦係数が設定値未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力制御装置。
  4. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記摩擦クラッチのクラッチ温度を検出するクラッチ温度検出手段を備え、
    前記クラッチ力低減制御手段は、検出されたクラッチ温度が設定温度未満で、且つ、他の制御条件が成立した場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令を、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力制御装置。
  5. 請求項１ないし請求項４の何れかに記載の４輪駆動車の駆動力制御装置において、
    左右前輪の車輪速度平均値と左右後輪の車輪速度平均値との前後輪車輪速度差を求める前後輪車輪速度差検出手段を備え、
    前記クラッチ力低減制御手段は、前後輪車輪速度差が小さいほど、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力の低減量を大きくする手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力制御装置。
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