JP3738749B2 - ４輪駆動車のトルク分配制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４輪駆動車のエンジントルクを従動輪に分配制御するトルク分配制御装置に関し、特に、車輪の速度を示す車輪速信号の異常時に良好に対応し得るトルク分配制御装置に関する。ここで、従動輪とは例えばＦＦベースの４輪駆動車の場合、後輪である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動車において、電子制御により従動輪への伝達トルクを制御するトルク分配制御装置が、特開2001−277883号公報等で知られている。この種のトルク分配制御装置は、前後輪の各車輪の回転速度を検出する車輪速センサを設け、これらの車輪速センサからの車輪速信号に基づき、前輪と後輪の回転速度を演算すると共に、前輪と後輪の差動回転数（回転速度差）を演算し、この差動回転数に基づき従動輪に回転を伝達するカップリング装置への指令トルクを演算し、この指令トルクに基づき、クラッチの係合力を制御するように動作する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子制御式のトルク分配制御装置を備えた４輪駆動車は、一般に雪道や凍結路などのスリップし易い路面の走行時、従動輪への伝達トルクが高くなるように制御して、スリップを最小限に抑制した良好な走行を可能としている。
【０００４】
ところで、４輪駆動車の場合、前後輪の差動を制限した状態で半径の小さなコーナを走行すると、前後輪の走行距離の差から、前後輪にブレーキがかかったような状態になる、所謂タイトコーナリング現象が発生し、低速で小半径の旋回を行ったような場合、エンジントルクを前後輪に伝達するにも拘らず前後輪にブレーキがかかり、エンジンストールも生じやすくなる。
【０００５】
このために、４輪駆動車のトルク分配制御装置では、従来、例えば、車両の旋回走行時に左右前輪及び左右後輪の各輪の車輪速度を検出し、車両の操舵角を算出し、または前輪と後輪の回転速度差を検出し、或いは各輪の車輪速データから外側輪のスリップを算出し、操舵角が所定の角度より小さい場合、前後輪の回転速度差が所定値より大きい場合、或いは外側輪にスリップが発生している場合には、タイトコーナリング現象が発生すると判定して、従動輪への伝達トルクを０或いは最小に制御し、タイトコーナリング現象の発生を防止するようにしている。
【０００６】
一方、４輪駆動車のトルク分配制御装置では、上述の如く、各４輪の車輪速度を各々車輪速センサを用いて検出し、各々の車輪速データを用いて、上記のようなタイトコーナリング現象の判定を行っているが、車輪速を検出する車輪速センサ或いはその信号線に異常が発生する場合があり、そのような異常時には車輪速データが異常値を示すことになる。
【０００７】
このため、異常な車輪速データを用いてタイトコーナリング現象の判定を行う場合があり、このようなタイトコーナリング判定を行うと、誤ってタイト判定をしたりしなかったりし、このために、従動輪へのトルク伝達にハンチングが発生し、車両の挙動が不安定となる問題を生じる虞があった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、車輪速信号の異常時においても安定した４輪駆動走行を実施することができる４輪駆動車のトルク分配制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のトルク分配制御装置は、４輪駆動車の機関の動力を従動輪に分配する際の指令トルクを該４輪駆動車の走行状態に応じて制御する４輪駆動車のトルク分配制御装置において、４輪の各々の車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段と、車輪速検出手段が検出した各４輪の車輪速信号の車輪速データを用いて指令トルクを演算する指令トルク演算手段と、車輪速検出手段が検出した各４輪の車輪速信号の車輪速データを用いてタイトコーナリング現象の発生を判定するタイトコーナリング判定手段と、タイトコーナリング判定手段の判定結果に基づき指令トルクを制御するタイトコーナリング時制御手段とを有し、車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、タイトコーナリング判定手段の判定を禁止することを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記構成のトルク分配制御装置においては、請求項２のように、車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、指令トルク演算手段は、車輪速信号の車輪速データを使用せずに、機関のスロットル開度を示すスロットル開度データを用いて指令トルクを算出するように構成することができる。
【００１１】
また、請求項３のように、車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、指令トルク演算手段は、車輪速信号の車輪速データを使用せずに、予め設定した固定値を用いて指令トルクを決定するように構成することができる。
【００１２】
【作用】
上記構成のトルク分配制御装置は、車輪速信号に異常がない通常走行時、基本的には、例えば、検出された車両の車速とスロットル開度とから、基本指令トルクを求め、検出された４輪の各々の車輪速データに基づき前輪と後輪の回転数差を算出しその回転数差から回転差指令トルクを求め、基本指令トルクに回転差指令トルクを加算して指令トルクを算出する。そして、その指令トルクに基づきカップリング装置のクラッチ機構の係合力を制御する。
【００１３】
また、コーナ走行時などに発生するタイトコーナリング現象の有無を、例えば、車両の外側輪にスリップが発生しているか否か、或いは車両の操舵角または旋回半径に基づき判定する。外側輪にスリップが発生し、ステアリングの操舵角が所定の角度以上のとき、或いは旋回半径が所定値以下の場合、タイトコーナリング現象が発生すると判断して、従動輪への指令トルクを０にするように制御する。外側輪にスリップの発生がなく、ステアリングの操舵角が所定の角度未満のとき、或いは旋回半径が所定値より大きい場合、タイトコーナリング現象は発生しないと判断して、通常通り指令トルクを演算して、トルク分配制御を実施する。
【００１４】
一方、検出した４輪の車輪速信号の何れかに異常がある場合、タイトコーナリング判定手段の判定を禁止する。タイトコーナリング判定手段は、通常時、検出された各４輪の車輪速信号から外側輪のスリップを判断し、或いは車両の操舵角または旋回半径を算出し、これらの演算結果に基づき、コーナ走行時に発生するタイトコーナリング現象の有無を判定する。したがって、車輪速信号に異常がある場合には、上記のようなタイトコーナリング現象の判定は、異常のある車輪速信号の車輪速データを用いて、外側輪のスリップの有無、車両の操舵角または旋回半径に基づき行われるため、タイトコーナリング判定手段の判定を禁止することにより、誤判定によるトルク伝達のハンチングを防止し、ハンチングによる車両の不安定な挙動を防止することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明または請求項３の発明によれば、検出した車輪速信号に異常がある場合、車輪速信号の車輪速データを使用せずに、機関のスロットル開度を示すスロットル開度データを用いて、または予め設定した固定値を用いて指令トルクを算出または決定するから、車輪速信号の異常時には単純に従動輪への指令トルクを０として２輪駆動とするのではなく、異常のある車輪速データの影響を出さないようにして従動輪へのトルク分配制御を行い、４輪駆動走行を実施することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は４輪駆動車の概略構成図を示し、図２は同車に搭載されるトルク分配制御装置の構成ブロック図を示している。この４輪駆動車は、ＦＦベースの所謂オンデマンド４ＷＤ制御機構を備えており、前輪５，６が主駆動輪として駆動され、従動輪となる後輪７，８への伝達トルクが制御される。
【００１７】
エンジン１に隣接して配設されるトランスアクスル２は、トランスミッションとトランスファを一体に備えて構成され、エンジン１から供給される駆動トルクは、トランスアクスル２によりギヤ比が選択されて、フロントディファレンシャルギヤ３に出力される。フロントディファレンシャルギヤ３に出力されたトルクは前輪車軸４及びプロペラシャフト９に分配され、主駆動輪である前輪５，６が駆動される。プロペラシャフト９の後端部はカップリング装置１０に接続される。
【００１８】
カップリング装置１０は、プロペラシャフト９のトルクを後輪側の駆動軸１２にクラッチ機構１１を介して伝達する装置であり、クラッチ機構１１には電磁クラッチが使用されるが、油圧式クラッチを使用することもできる。このクラッチ機構１１に使用される電磁クラッチは、後述の電子制御部２０によって演算された指令トルクに基づき決定されたコイル電流値によって制御され、従動輪である後輪７，８への伝達トルクがこのクラッチ機構１１の係合力により実現される。
【００１９】
カップリング装置１０に接続された駆動軸１２の先端は、後輪車軸１４に接続されたリアディファレンシャルギヤ１３に接続され、プロペラシャフト９を介してカップリング装置１０に伝達されたトルクは、駆動軸１２、リアディファレンシャルギヤ１３を介して後輪車軸１４に伝達され、従動輪としての後輪７，８がクラッチ機構１１における制御された係合伝達力に応じて駆動される。
【００２０】
左右の前輪５，６及び左右の後輪７，８には、各々ブレーキ装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が設けられ、さらに、各々の前輪５，６と後輪７，８の回転速度を検出するために、左前輪車輪速センサＳ１、右前輪車輪速センサＳ２、左後輪車輪速センサＳ３、右後輪車輪速センサＳ４が設けられる。
【００２１】
これらの車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４としては、各ブレーキ装置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使用することができる。各車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４には、例えば磁気検出型（磁気センサ型）のものが使用され、回転側に複数の被検出用の磁石が所定角度間隔で装着され、磁気センサにより回転する磁石の角度が検出され、回転速度に応じた周波数（周期）のパルス信号が出力される。
【００２２】
アンチロックブレーキシステムについての詳細説明は省略するが、そこで使用される車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からの車輪速信号の入力処理回路は、磁気センサからのパルス信号を入力し、そのパルス信号の周期をカウントして回転速度を算出す機能を有し、さらに、そのパルス信号の周期が異常に長い或いは異常に短い場合、センサ異常或いは信号線異常による異常な車輪速信号とみなし、フェール信号を後述の電子制御部２０に送るように動作する。
【００２３】
エンジン１のスロットルバルブ装置には、そのスロットル弁の開度を検出しその検出信号を出力するスロットル開度センサ１５が設けられ、ステアリング装置にはステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１６が設けられる。
【００２４】
電子制御部２０は、各種の演算処理、制御処理を実行するＣＰＵ２１と、各種の制御プログラムや演算に使用するマップデータなどを記憶したＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１のワークエリアとして機能する随時読み出し書き込み可能なＲＡＭ２３と、車輪速センサなどからの信号の入出力処理を行う入出力回路２４とを備えている。ＲＯＭ２２には、車両の走行状態に応じて指令トルクを演算するために、図３に示すような基本マップデータと、図４に示すような回転差マップデータが、予め格納されている。基本マップデータは、図３に示すように、スロットル開度と車両速度と基本指令トルクの関係を三次元マップとして作成され、回転差マップデータは、図４に示すように、差動回転数ΔＮ（前輪と後輪の回転数差）と回転差指令トルクとの関係を二次元マップとして作成されている。
【００２５】
電子制御部２０のＣＰＵ２１は、基本的には、４輪駆動車の通常走行時、検出された車両の車速とスロットル開度とから、図３のような基本マップデータを用いて基本指令トルクを求め、前輪と後輪の回転数差の差動回転数ΔＮから図４のような回転差マップデータを用いて回転差指令トルクを求め、この基本指令トルクに差動回転数の指令トルクを加算して、
つまり、（指令トルク）＝（基本指令トルク）＋（回転差指令トルク）の式により最終的な指令トルクを算出する。そして、その指令トルクに基づきクラッチ機構１１の電磁クラッチに供給するコイル電流値を算出し、その値を示す制御信号を出力する。
【００２６】
また、このような指令トルクの演算処理時に、車輪速信号の異常を示す異常信号を入力した場合、ＣＰＵ２１は、タイトコーナリング現象の判定を禁止し、後述のような限定的な方法で指令トルクを算出し、従動輪のトルク分配制御を実施して、４輪駆動走行を可能にする。
【００２７】
すなわち、上記トルク分配制御装置の車輪速信号異常時の動作を図５のフローチャートを参照して説明すると、ＣＰＵ２１は、先ずステップ１００で、車輪速異常があるか否かを判定する。車輪速異常の判定は、例えば、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の車輪速信号異常を検出する異常検出回路から異常検出信号が出力されたか否かにより判定し、車輪速センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の異常、或いはその信号線に異常があって、出力された車輪速データが異常値を示した場合、異常検出信号が送られ、車輪速異常と判定される。異常検出信号がない場合、車輪速異常はないと判断して、ステップ１００からステップ１１０に進み、タイトコーナリング現象の判定を許可する。
【００２８】
タイトコーナリング現象の判定は、車両の外側輪にスリップが発生しているか、ステアリングの操舵角が所定の角度以上か、或いは車両の旋回半径が所定値以下かに基づき判定され、外側輪にスリップが発生し、ステアリングの操舵角が所定の角度以上、或いは旋回半径が所定値以下の場合、タイトコーナリング現象が発生すると判断して、指令トルクを０にするように制御する。また、外側輪にスリップの発生がなく、ステアリングの操舵角が所定の角度未満、または旋回半径が所定値より大きい場合、タイトコーナリング現象は発生しないと判断して、ステップ１２０にて、通常通り指令トルクを演算して、トルク分配制御を実施する。
【００２９】
指令トルクの演算は、検出された車両の車速とスロットル開度とから、図３のような基本マップデータを用いて基本指令トルクを求め、前輪と後輪の回転数差の差動回転数ΔＮから図４のような回転差マップデータを用いて回転差指令トルクを求め、この基本指令トルクに回転差指令トルクを加算して最終的な指令トルクを算出する。そして、その指令トルクに基づきクラッチ機構１１の電磁クラッチに供給するコイル電流値を算出し、ステップ１５０にて、その値を示す制御信号をカップリング装置１０に出力する。
【００３０】
一方、上記ステップ１００で、何れかの車輪速信号に異常があると判定した場合、次にステップ１３０に進み、タイトコーナリング現象の判定を禁止する。そして次のステップ１４０で、検出したスロットル開度と基本トルクマップとから、限定的に指令トルクを算出する。
【００３１】
この場合の指令トルクの算出は、車輪速信号に異常が生じているため、図３における車輪速信号から算出する車速データを０とし、スロットル開度センサ１５から検出したスロットル開度より、指令トルクを算出する。また、指令トルクを予め設定した固定値としてもよい。
【００３２】
そして、その指令トルクに基づきクラッチ機構１１の電磁クラッチに供給するコイル電流値を算出し、ステップ１５０にて、その値を示す制御信号をカップリング装置１０に出力する。
【００３３】
このように、検出された車輪速信号に異常がある場合には、タイトコーナリング現象の判定を禁止するから、異常な車輪速データを用いて誤ったタイトコーナリング現象の判定を行うことがなくなる。したがって、従動輪へのトルク伝達のハンチングが発生せず、車輪速異常が発生した際にも、車両を４輪駆動で安定して走行させることができる。
【００３４】
また、車輪速異常がある場合、車輪速データを使用しないスロットル開度や固定値を用いて指令トルクを定めることにより、車輪速異常時には指令トルクを０にして直ちに２輪駆動にするのではなく、トルク分配制御を行い、４輪駆動による走行を行うことができる。したがって、車輪速信号の異常時、トルク分配制御を中止して２輪駆動とする場合に比べ、本トルク分配制御装置では、そのようなケースでも４輪駆動が可能であるから、積雪のある坂道などの非常にスリップの生じ易い場所で車輪速信号に異常が生じた場合でも、その場所を走破して安全な場所への移動が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の４輪駆動車のトルク分配制御装置によれば、検出された車輪速信号に異常が発生した場合、タイトコーナリング現象の判定を禁止するから、異常な車輪速データを用いて誤ったタイトコーナリング現象の判定を行うことがなくなり、従動輪へのトルク伝達のハンチングが発生せず、車輪速異常時においても、車両を４輪駆動で安定して走行させることができる。また、車輪速異常時には、車速データを使用せずに、スロットル開度に基づき指令トルクを算出し、トルク分配制御を行うから、車輪速異常時にも４輪駆動による走行が可能となり、従来のように車輪速信号に異常がある場合、トルク分配制御を中止して２輪駆動としていたものに比べ、積雪のある坂道などの非常にスリップの生じ易い場所で車輪速信号に異常が生じた場合でも、その場所を走破して安全な場所への移動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す４輪駆動車の概略構成図である。
【図２】４輪駆動車のトルク分配制御装置の制御系の構成ブロック図である。
【図３】指令トルクの算出に使用する基本マップデータの概念グラフ図である。
【図４】指令トルクの算出に使用する回転差マップデータの概念グラフ図である。
【図５】トルク分配制御処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５−前左車輪
６−前右車輪
７−後左車輪
８−後右車輪
１０−カップリング装置
１１−クラッチ機構
２０−電子制御部
２１−ＣＰＵ
Ｓ１−前左車輪車輪速センサ
Ｓ２−前右車輪車輪速センサ
Ｓ３−後左車輪車輪速センサ
Ｓ４−後右車輪車輪速センサ

Claims (3)

1. ４輪駆動車の機関の動力を従動輪に分配する際の指令トルクを該４輪駆動車の走行状態に応じて制御する４輪駆動車のトルク分配制御装置において、
   ４輪の各々の車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段と、該車輪速検出手段が検出した各４輪の車輪速信号の車輪速データを用いて前記指令トルクを演算する指令トルク演算手段と、該車輪速検出手段が検出した各４輪の車輪速信号の車輪速データを用いてタイトコーナリング現象の発生を判定するタイトコーナリング判定手段と、該タイトコーナリング判定手段の判定結果に基づき指令トルクを制御するタイトコーナリング時制御手段とを有し、該車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、該タイトコーナリング判定手段の判定を禁止することを特徴とする４輪駆動車のトルク分配制御装置。
2. 前記車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、前記指令トルク演算手段は、該車輪速信号の車輪速データを使用せずに、機関のスロットル開度を示すスロットル開度データを用いて指令トルクを算出することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車のトルク分配制御装置。
3. 前記車輪速検出手段が検出した車輪速信号に異常がある場合、前記指令トルク演算手段は、該車輪速信号の車輪速データを使用せずに、予め設定した固定値を用いて指令トルクを決定することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車のトルク分配制御装置。

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