JP4016657B2 - 4輪駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動源から出力される駆動力が直接的に伝達される主駆動輪が加速スリップした場合に、従駆動輪に対してトルク分配クラッチを介して駆動力を伝達するようにした4輪駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の4輪駆動制御装置としては、例えば特開2000−85393号公報に記載されているものが知られている。
この従来例は、前後輪の何れか一方を、動力源に直結された主駆動輪とし、前後輪の他方を、走行状態に応じて前後輪のトルク分配比を可変にする制御可能なカップリング(トルク分配クラッチ)を介して動力源に接続された副駆動輪とする4輪駆動車において、各4輪の車輪速度を速度検出器で夫々検出し、検出した4輪の車輪速度の変化が小さいかを速度変化判断手段で判断し、その判断結果が速度変化が小さいときにカップリング制御手段で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ようにした4輪駆動車が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような4輪駆動車では、トルク分配クラッチの最大伝達トルク即ち最大締結力は、駆動系の部品の耐久強度から予め設定するようにしている。
しかしながら、大きなトルクを発生するエンジンと組み合わせるトルク分配クラッチにおいては、容量の大きなクラッチを採用することも考えられるが、重量・コスト増加の他、クラッチ部品の搭載スペース上の制約がある。そこで、小型容量のクラッチを組み合わせることになるが、この場合は、駆動系の部品の耐久強度から予め設定している伝達トルクを超える頻度が多くなり、部品の保護はできるが、走行性能が犠牲になるという未解決の課題がある。
【0004】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、回転駆動源から出力される駆動トルクと小型容量のトルク分配クラッチの最大伝達トルクとを容易に整合させて必要な走行性能を確保することができる4輪駆動制御装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る4輪駆動制御装置は、回転駆動源から出力される駆動力を、前輪側及び後輪側の一方の主駆動輪に対して直接的に伝達すると共に、他方の駆動輪に対して回転駆動源の駆動トルクに対して最大伝達トルクの小さいトルク分配クラッチを介して伝達し、前記トルク分配クラッチをクラッチ制御手段で車両の走行状態に応じて制御するようにした4輪駆動制御装置において、
前記回転駆動源から出力される駆動力を低減する駆動力低減手段と、前記トルク分配クラッチの入力側及び出力側の回転速度差を基にトルク分配クラッチの滑り状態を検出するクラッチ滑り検出手段と、該クラッチ滑り検出手段で検出した回転速度差に基づいて前記駆動力低減手段の駆動力低減量を制御する駆動力低減制御手段とを備え、前記駆動力低減制御手段は、前記トルク分配クラッチの伝達トルクが設定されたトルク低減許可閾値以上で、且つクラッチ滑り検出手段で検出した回転速度差が所定回転速度差以上であるときに前記駆動力低減手段で駆動力低減を開始させるように構成されていることを特徴としている。
【0006】
また、請求項2に係る4輪駆動制御装置は、請求項1に係る発明において、前記トルク低減許可閾値は、4輪駆動状態となる頻度が高い低摩擦係数路面で必要とするクラッチ伝達トルクより高い値に設定されていることを特徴としている。
【0007】
さらに、請求項3に係る4輪駆動制御装置は、請求項1又は2の発明において、前記回転駆動源が常用するとみなす常用最大駆動トルク及び前記トルク分配クラッチの最大伝達トルクは、4輪駆動状態となる頻度が低い高摩擦係数路面を走行する際に、前輪及び後輪で路面に伝達できる最大駆動力を合計した合計駆動力が前記回転駆動源で発生される常用最大トルク相当駆動力以上となる条件を満足する値に設定されていることを特徴としている。
【0008】
さらにまた、請求項4に係る4輪駆動制御装置は、請求項1乃至3の何れかの発明において、前記クラッチ制御手段は、前記駆動力低減制御手段で駆動力低減手段の駆動力を低減制御中であるときに、前記トルク分配クラッチの伝達トルクを一定値に保持するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る4輪駆動制御装置は、請求項1乃至4の何れかの発明において、前記トルク分配クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段を備え、前記駆動力低減制御手段は、前記クラッチ温度検出手段で検出したクラッチ温度に応じて回転駆動源から出力される駆動力の低減量を設定するように構成されていることを特徴としている。
【0009】
また、請求項6に係る4輪駆動制御装置は、請求項1乃至5の何れかの発明において、前記駆動力低減制御手段は、前記回転駆動源から出力される駆動力を低減させる場合の駆動力下限値として前記主駆動輪で加速スリップが生じない駆動力値が設定されていることを特徴としている。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、トルク分配クラッチの入力側と出力側との回転速度差を基にクラッチ滑りを検出し、これに応じて回転駆動源から出力される駆動力を低減するので、トルク分配クラッチの滑りを抑制することができ、小容量のトルク分配クラッチを適用した場合に生じる発熱や磨耗等を抑制すると共に、トルク分配クラッチの締結力を低下させることがないため必要な走行性能を確保することができるという効果が得られる。
【0011】
また、請求項1に係る発明によれば、トルク分配クラッチの伝達トルクが設定されたトルク閾値以上で、且つクラッチ滑り検出手段で検出した速度差が所定回転速度差以上であるときに、回転駆動源から出力される駆動力を低減するので、路面外乱などによる過渡的なクラッチ滑りによって不必要に回転駆動から出力される駆動力を低減することを抑制し、運転者に走行違和感が生じることを防止することができるという効果が得られる。
【0012】
また、請求項2に係る発明によれば、トルク低減許可閾値を、4輪駆動状態となる頻度が高い低摩擦係数路面で必要とするクラッチ伝達トルクより高い値に設定するようにしたので、4輪駆動の頻度が大きい雪路、凍結路等の低摩擦係数路面を走行する場合に、回転駆動源から出力される駆動力の低減を抑制して、走行性能を確保することができるという効果が得られる。
さらに、請求項3に係る発明によれば、回転駆動源が常用するとみなす常用最大駆動トルク及び前記トルク分配クラッチの最大伝達トルクが、4輪駆動状態となる頻度が低い高摩擦係数路面を走行する際に、前輪及び後輪で路面に伝達できる最大駆動力を合計した合計駆動力が前記回転駆動源で発生される常用最大トルク相当駆動力以上となる条件を満足する値に設定されているので、ウェット路を含む舗装路等の高摩擦係数路面を走行するときに、4輪グリップ状態を確保して回転駆動源で発生される駆動トルクに基づき十分な走行性能を発揮することができるという効果が得られる。
【0013】
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、回転駆動源から出力される駆動力の低減中は、トルク分配クラッチの伝達トルクを一定値に保持するので、クラッチ制御との干渉による振動の発生を低減することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項5に係る発明によれば、トルク分配クラッチの温度に応じて回転駆動源から出力される駆動力の低減量を設定するので、駆動力低減による運転者に走行違和感が生じることを防止することができるという効果が得られる。
【0014】
また、請求項6に係る発明によれば、回転駆動源から出力される駆動力の低減は、主駆動輪の加速スリップが生じない駆動力値を下限値として設定するので、駆動力の低減しすぎによる回転駆動源の過負荷を防止することができるという効果が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、1FL,1FRは主駆動輪としての前輪、1RL,1RRは従駆動輪としての後輪であって、前輪1FL,1FRは回転駆動源としてのエンジン2から出力される駆動力が自動変速機3及びフロントデフを組込んだトランスファ4を介して直接伝達されて回転駆動される。後輪1RL,1RRは、トランスファ4から出力される駆動力がプロペラシャフト5、トルク分配クラッチ6及び終減速装置7を介して伝達されて回転駆動される。
【0016】
前輪1FL,1FR及び後輪1RL,1RRには、夫々の車輪速度を検出する車輪速度センサ8FL,8FR及び8RL,8RRが配設されている。また、トルク分配クラッチ6の入力側及び出力側に夫々これらの回転速度を検出する入力側回転速度センサ9F及び出力側回転速度センサ9Rが配設されている。
そして、トルク分配クラッチ6の伝達トルクがクラッチコントロールユニット10によって制御される。このクラッチコントロールユニット10には、各車輪回転速度センサ8FL〜8RRで検出された車輪速VwFL〜VwRRと、入力側及び出力側回転速度センサ9F及び9Rで検出された入力側回転速度VcF 及び出力側回転速度VcR とが入力され、これらに基づいてトルク分配クラッチ6の伝達トルクを制御すると共に、エンジントルク目標値を算出し、算出したエンジントルク目標値を後述する駆動トルクコントロールユニット12に出力する。
【0017】
また、車両には、エンジン2の運転状態、自動変速機3の選択変速比、並びにスロットルバルブ11のスロットル開度を制御することにより、エンジン2から出力する駆動トルクを制御する駆動力低減手段としての駆動トルクコントロールユニット12が設けられている。エンジン2の運転状態制御は、例えば燃料噴射量や点火時期を制御することによって制御することができるし、同時にスロットル開度を制御することによっても制御することができる。なお、この駆動トルクコントロールユニット12は、単独で、エンジン2から出力される駆動トルクを制御することも可能であるが、前述したクラッチコントロールユニット10からエンジントルク目標値が入力されたときには、そのエンジントルク目標値を参照しながら駆動輪トルクを制御する。
【0018】
そして、クラッチコントロールユニット10では、図2に示すクラッチ制御処理を実行する。
このクラッチ制御処理は、例えばクラッチコントロールユニット10の電源投入時に実行開始され、先ず、ステップS1で、前輪側の車輪速度VwFL,VwFRの平均速度VwF を算出すると共に、後輪側の車輪速度VwRL,VwRRの平均速度VwR を算出し、次いでステップS2に移行して、算出した前輪側の平均速度VwF から後輪側の平均速度VwR R を減算して前後の車輪速差ΔVwを算出し、次いでステップS3に移行して、算出した前後の車輪速差ΔVwに基づいてトルク分配クラッチ6の伝達トルクTETS を算出する。
【0019】
次いで、ステップS4に移行して、算出した伝達トルクTETS が予め設定した最大伝達トルクTMAX を超えたか否かを判定し、TETS >TMAX であるときにはステップS5に移行して、最大伝達トルクTMAX を伝達トルクTETS として設定してからステップS6に移行し、TETS ≦TMAX であるときには直接ステップS6に移行する。
このステップS6では、算出した伝達トルクTETS が予め設定した駆動トルク低減を許可する判断を行うための前述した最大伝達トルクTMAX の近傍でこれより小さい値に設定されたトルク低減許可閾値TOK以上であるか否かを判定し、TETS ≧TOKであるときには、エンジン駆動力の低減を許可可能であると判断してステップS7に移行し、トルク分配クラッチ6の入力側及び出力側の回転速度VcF 及びVcR を読込み、入力側回転速度VcF から出力側回転速度VcR を減算して入出力回転速度差ΔVcを算出する。ここで、トルク低減許可閾値TOKとしては雪路等の低摩擦係数路面で、その車両が4輪ホイールスピン可能な伝達トルクより大きい値に設定することが好ましい。
【0020】
次いで、ステップS8に移行して、トルク低減許可フラグFOKを“1”にセットし、次いでステップS9に移行して、算出した入出力回転速度ΔVcが予め設定した駆動トルク低減開始閾値ΔVON以上であるか否かを判定し、ΔVc≧ΔVONであるときには、駆動トルク低減開始可能であると判断してステップS10に移行して駆動トルク低減フラグFDOWNを“1”にセットし、次いでステップS11に移行して、現在の伝達トルクTETS を保持伝達トルクTETS0として設定してからステップS12に移行する。
【0021】
このステップS12では、駆動トルクコントロールユニット12から読込んだ実際の駆動トルクTERに基づいて下記(1)式の演算を行ってエンジントルク目標値TE * を算出してからステップS13に移行する。
TE * =TER−αΔT …………(1)
ここで、αは前述したトルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcの関数であって、入出力回転速度差ΔVcをもとに、図3に示す関数α算出マップを参照して算出する。ここで、関数α算出マップは、図3に示すように、横軸に入出力速度差ΔVcを、縦軸に関数αをとったときに、入出力速度差ΔVcが増加するに応じて関数αの値が増加するように設定されている。また、ΔTは一定値である。
【0022】
ステップS13では、算出したエンジントルク目標値TE * がトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX により後輪駆動力が制限される始める路面摩擦係数付近で前輪スリップが発生しない程度のエンジントルクに設定された駆動トルク下限値TEL未満であるか否かを判定し、TE * <TELであるときにはステップS14に移行して、エンジントルク目標値TE * を駆動トルク下限値TELに設定してからステップS15に移行し、TE * ≧TELであるときには直接ステップS15に移行する。
【0023】
ステップS15では、算出した伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流Icをトルク分配クラッチ6に出力すると共に、エンジントルク目標値TE * を駆動トルクコントロールユニット12に出力してからリターンへ至る。
一方、前記ステップS9の判定結果が、ΔVc<ΔVONであるときには、ステップS16に移行して、入出力回転速度差ΔVcが前述したトルク低減開始閾値ΔVONより小さい値に設定されたトルク低減終了閾値TOFF 以下であるか否かを判定し、ΔVc>ΔVOFF であるときには後述するステップS22に移行し、ΔVc≦ΔVOFF であるときにはステップS17に移行する。
【0024】
このステップS17では、駆動トルクコントロールユニット12で算出されたアクセルペダルの踏込量に応じた実際の駆動トルクTERをエンジントルク目標値TE * として設定する。次いで、ステップS18に移行して、前記ステップS3で算出した伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流Icをトルク分配クラッチ6に出力すると共に、設定したエンジントルク目標値TE * を駆動トルクコントロールユニット12に出力してからステップS19に移行する。
【0025】
このステップS19では、駆動トルク低減フラグFDOWNを“0”にリセットしてからリターンへ至る。
さらに、前記ステップS6の判定結果が、TETS <TOKであるときには、ステップS20に移行して、伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流Icをトルク分配クラッチ6に出力し、次いでステップS21に移行して、トルク低減許可フラグFOKを“0”にリセットしてからリターンへ至る。
【0026】
また、ステップS16の判定結果が、ΔVc>ΔVOFF であるときにはステップS22に移行し、トルク低減フラグFDOWNが“1”にセットされているか否かを判定し、FDOWN=“1”であるときには前記ステップS11に移行し、FDOWN=“0”であるときには前記ステップS17に移行する。
この図2の処理において、ステップS7の処理と入出力側回転速度センサ8F及び8Rとがクラッチ滑り検出手段に対応し、ステップS6、ステップS8〜S10、S12〜S19の処理が駆動力低減制御手段に対応し、ステップS3〜S5、S11、S20の処理がクラッチ制御手段に対応している。
【0027】
次に、上記実施形態の動作を図4を伴って説明する。
今、車両が、図4(a)に示すように、アクセルペダルが解放されてエンジン2がアイドル回転状態で、停止状態にあるものとする。
この停止状態では、エンジントルクTERは、図4(b)に示すように、小さい値となっており、車両が停止状態であるので、前後輪の車輪速差ΔVwが図4(d)に示すように、“0”となるため、ステップS3で算出されるトルク分配クラッチ6に対する伝達トルクTETS も図4(c)に示すように“0”となっている。また、トルク低減許可フラグFOK及びトルク低減フラグFDOWNも図4(e)及び(f)に示すように夫々“0”にリセットされている。
【0028】
この停止状態では、伝達トルクTETS が“0”に設定されており、トルク低減許可閾値TOKより小さい値となっているので、図4の処理でステップS6からステップS19に移行して、ステップS3で算出される伝達トルクTETS に応じた“0”のクラッチ励磁電流Icがトルク分配クラッチ6に出力されることにより、トルク分配クラッチ6の伝達トルク即ち締結力が“0”に制御されて、エンジン2から出力される駆動トルクの後輪1RL,1RR側への伝達が遮断されて主駆動輪となる前輪1FL,1FRのみの2輪駆動状態となっている。
【0029】
この停止状態から、アクセルペダルを踏込んで発進状態とすると、アクセルペダルの踏込量に応じて駆動トルクコントロールユニット12で算出されるエンジン駆動トルクTERが図4(b)に示すように増加し、このエンジン駆動トルクTERが自動変速3及びトランスファ4を介して前輪1FL,1FRに伝達されるので、車両が発進状態となる。
この発進状態で、主駆動輪となる前輪1FL,1FRで加速スリップが生じて、前後の車輪速差ΔVwが正方向に増加すると、ステップS3で算出される4輪駆動伝達トルクTETS が増加し、これによってエンジン2から出力されるエンジン駆動トルクTERがトランスファ4及びプロペラシャフト5を介してトルク分配クラッチ6に伝達され、このトルク分配クラッチ6から終減速機7を経て後輪1RL,1RRに伝達されて4輪駆動状態となり、円滑な発進を行うことができる。
【0030】
この発進状態では、エンジン駆動トルクTETS がトルク低減許可閾値TOKより小さいので、この間にトルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcがある程度大きな値となっても、ステップS6からステップS20に移行するので、トルク分配クラッチ6に対するクラッチ励磁電流制御のみが行われ、エンジントルク低減処理は禁止状態を維持し、トルク分配クラッチ6の過渡的な滑りに対してエンジントルク低減処理が実行されることを防止する。
【0031】
その後、図4の時点t1で、ステップS3で算出される伝達トルクTETS がトルク低減許可閾値TOK以上となると、ステップS6からステップS7に移行して入出力回転速度差ΔVcを算出し、ステップS8でトルク低減許可フラグFOKを“1”にセットする。このとき、入出力回転速度差ΔVcがトルク低減開始閾値ΔVONより小さい状態では、ステップS9からステップS16に移行し、トルク低減終了閾値ΔVOFF よりも小さい値であるので、ステップS17に移行して、アクセルペダル踏込量に応じたエンジントルク目標値TE * が算出され、これが駆動トルクコントロールユニット12に出力されることにより、スロットルバルブ11のスロットル開度がアクセルペダル踏込量に応じた値に制御されて、エンジン2から必要なエンジントルクTERが出力されると共に、伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流がトルク分配クラッチ6に出力されて、伝達トルクが制御される。
【0032】
その後、時点t2でトルク分配クラッチ6の伝達トルクTETS が最大トルクTMAX に達すると、伝達トルクTETS が最大トルクTMAX に維持される。
その後、トルク分配クラッチ6に滑りが発生することにより、時点t3で、トルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcがトルク低減開始閾値ΔVONを超える状態となると、ステップS9からステップS10に移行して、トルク低減フラグFDOWNを“1”にセットし、次いでステップS11に移行して、前回の伝達トルクTEST (n-1) を今回の伝達トルクTEST (n) に設定し、伝達トルクTEST を一定に維持する。次いで、ステップS12に移行して、現在のエンジン駆動トルクTERからトルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcの関数αと一定減少量ΔTとの乗算値αΔTを減算した値をエンジントルク目標値TE * として算出し、次いでステップS13に移行して、算出したエンジントルク目標値TE * を駆動トルクコントロールユニット12に出力する。このため、駆動トルクコントロールユニット12でスロットル開度を減少させてエンジン2から出力される駆動トルクを図4(b)に示すように破線図示のアクセルペダルの踏込量に基づく要求トルクTAP0 より低減させ、これによってトルク分配クラッチ6での滑りが解消される。
【0033】
その後、ステップS12の処理を繰り返すことにより、エンジントルク目標値TE * が例えば主駆動輪の加速スリップが生じない駆動トルクに設定された駆動トルク下限値TEL未満となると、ステップS13からステップS14に移行して、エンジントルク目標値TE * が駆動トルク下限値TELに維持される。
そして、時点t4で入出力回転速度差ΔVcがトルク低減開始閾値ΔVON未満に低下すると、ステップS9からステップS16に移行し、トルク低減終了閾値ΔVOFF よりは大きいので、ステップS22に移行し、トルク低減フラグFDOWNが“1”にセットされているので、ステップS11に移行し、伝達トルクTEST の一定値での保持状態を継続すると共に、エンジン2から出力される駆動トルクの低減状態が継続される。
【0034】
その後、時点t5で、トルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcがトルク低減終了閾値ΔVOFF 以下となると、ステップS16からステップS17に移行して、エンジントルク目標値TE * がアクセルペダルの踏込量に応じた要求トルクTAP0 に設定され、これが駆動トルクコントロールユニット12でスロットルバルブ11のスロットル開度が要求トルクTAP0 に達するまで徐々に増加される。これと同時にトルク低減フラグFDOWNが“0”にリセットされ、その後、時点t6で、伝達トルクTETS がトルク低減許可閾値TOK未満となるとステップS6からステップS20に移行して、伝達トルクTETS のみを制御する状態に復帰する。
【0035】
このように、上記第1の実施形態によると、トルク分配クラッチ6の伝達トルクTETS がトルク低減許可閾値TOK以上となったときに、トルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcがトルク低減開始閾値ΔVONを超えたときにスロットル開度を低下させてエンジン2から出力される駆動トルクを低減するようにしたので、トルク分配クラッチ6の滑りを確実に抑制して劣化を防止することができると共に、エンジン2から出力される駆動トルクの低減期間中は、トルク分配クラッチ6に対する伝達トルクTETS を一定値に維持するようにしているので、トルク分配クラッチ6でのトルク変動による干渉が発生することを確実に防止することができる。
【0036】
また、エンジン2から出力される駆動トルクの低減が主駆動輪で加速スリップが生じない駆動トルクに設定された駆動トルク下限値TELに制限されるので、エンジントルクの低減しすぎによるエンジン過負荷を確実に防止することができる。
ここで、ドライブトレーン容量に対して過度に大トルクのエンジンの搭載した場合は、ドライブトレーンやトルク分配クラッチを保護するために頻繁にエンジントルク低下を行うおそれがあり、せっかくの大トルクエンジンの特徴を生かせないばかりか、運転者にエンジントルク低減作動による違和感を生じさせることになる。そこで、日常の走行シーンではトルク低減処理が実行されないように、エンジン2の常用最大トルクと路面摩擦係数とタイヤ上の駆動力とからトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX を最適状態に設定する必要がある。
【0037】
なお、エンジン2の常用最大トルクとは、エンジン2の最大出力トルクとは限らず、一般的な車両走行のなかで遭遇する頻度の高い路面の中で路面摩擦係数μが低い路面(本実施形態ではウエット路面を想定したμ0.5〜0.8の領域)において、4輪が加速スリップ(空転)しないで路面に伝達できるエンジン2の出力トルクである。たとえば、本実施形態ではウエット路面までを常用と考慮した場合、エンジン2の最大出力トルク×0.8とする値を常用最大トルクと設定している。
【0038】
すなわち、図5に示すように、横軸に路面摩擦係数μをとり、縦軸にタイヤ上の駆動力をとると、雪路や凍結路のように路面摩擦係数μが0〜0.5である低摩擦係数領域では、前輪で路面に伝達できる最大駆動力を表す前輪駆動力を特性線L1で示すように路面摩擦係数μの増加に応じて比較的緩やかな一定勾配で増加する一方、後輪で路面に伝達できる最大駆動力を表す後輪駆動力は特性線L2で示すように路面摩擦係数μの増加に応じて雪路や凍結路の低摩擦係数領域では前輪駆動力より小さい勾配で増加するが、路面摩擦係数が0.5を超える摩擦係数領域では、トルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX で決まる一定値に設定する。
【0039】
このとき、後輪最大駆動力が一定となる点が0.5以下の低摩擦係数領域にかからないようにトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX を決定することが好ましく、第1の実施形態では、低摩擦係数領域から路面摩擦係数が0.5を超え0.8未満の中摩擦係数領域に切り換わる路面摩擦係数が0.5で後輪最大駆動力を一定とするようにしている。これにより、中摩擦係数路面領域では前後駆動力を合わせた合計駆動力が特性線L3(実線)で示すようにエンジン常用最大トルク相当駆動力より小さい状態を維持するので、後輪側で路面グリップ状態となり、前輪側で空転する状態が発生する可能性があることから、この中摩擦係数路面領域でエンジン2から出力されるトルクの低減処理を実行する。
【0040】
また、ウエット路を含む舗装路等の一般道相当の路面摩擦係数が0.8以上となる高摩擦係数領域では、特性線L3で表す前後駆動力を合わせた合計駆動力がエンジン常用最大トルク相当駆動力以上となるようにトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX を選定することが好ましい。これが成立しないときには自動変速機3が1速時に一率にエンジントルクを低減する方法もある。
このようにエンジン2の常用最大トルクと路面摩擦係数とタイヤ上の駆動力とからトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX とを設定することにより、4輪駆動状態となる頻度が高い雪路、凍結路等の路面摩擦係数が0.5未満の低摩擦係数路面では、前輪のみが空転することを防止して、4輪駆動としての能力を100%発揮することができる。また、路面摩擦係数が0.5以上0.8未満の中摩擦係数領域では、後輪の駆動力を低下させずにエンジン2から出力される駆動トルクの低減処理を行うことにより、トルク分配クラッチ6で発生する滑りを抑制して、発熱や磨耗等を抑制すると共に、エンジン駆動トルクの低減処理により前輪の空転を抑制し、必要な走行性能を確保する。さらに、ウエット路を含む舗装路等の路面摩擦係数が0.8〜1.0の高摩擦係数路面では、4輪グリップ状態としてエンジントルクを100%発揮することができ、小型軽量の4輪駆動ドライブトレーンと高トルクのエンジンの組み合わせで両者を整合させて走行性能、燃費及び居住性の優れた軽量低コストの車両を実現することができる。
【0041】
なお、上記第1の実施形態においては、トルク低減許可閾値TOKをトルク分配クラッチ6の最大伝達トルクTMAX より小さい値に設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、 トルク低減許可閾値TOKを最大伝達トルクTMAX に一致する値に設定するようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態においては、トルク配分クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcを入力側及び出力側回転速度センサ9F及び9Rで検出した値から算出しているが、入力側及び出力側回転速度センサ9F及び9Rの代わりに車輪速度センサ8FL〜8RRの検出値を用いて左右前輪速度の平均値と左右後輪速度の平均値との差を基に入出力回転速度差ΔVcを算出してもかまわない。
【0042】
さらに、上記第1の実施形態においては、トルク配分クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcがΔVONより小さく、ΔVOFF より大きく、FDOWN=“1”の場合にはステップS12でエンジントルク目標値TE * を実際の駆動トルクTERと入出力回転速度差ΔVcを基に決まる値とから算出するようになっているが、要求トルクTAP0 >TE * の時はエンジントルク目標値TE * を前回の演算周期時に算出した前回値に保持するようにしてもよい。
【0043】
次に、本発明の第2の実施形態を図6及び図7について説明する。
この第2の実施形態は、トルク分配クラッチ6での滑り発生時のトルク低減をトルク分配クラッチ6での温度上昇を抑制しながら行うようにしたものである。すなわち、第2の実施形態では、図6に示すように、トルク分配クラッチ6のケースにクラッチ温度検出手段としての温度センサ21が配設され、この温度センサ21で検出したクラッチ温度Tcがクラッチコントロールユニット10に入力され、このクラッチコントロールユニット10で図7に示すクラッチ制御処理を実行することを除いては前述した第1の実施形態における図1と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【0044】
クラッチ制御処理は、図7に示すように、先ず、ステップS1〜S5で第1の実施形態と同様にトルク分配クラッチ6の伝達トルクTETS を算出し、次いで、ステップS31に移行して、温度センサ21で検出したクラッチ温度Tcを読込み、次いで、ステップS32に移行して、読込んだクラッチ温度Tcが予め設定したトルク低減開始閾値TcON以上となったか否かを判定し、Tc<TcONであるときにはステップS33に移行して、伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流Icをトルク分配クラッチ6に出力してから前記ステップS1に戻り、Tc≧TcONであるときにはステップS34に移行する。
【0045】
このステップS34では、駆動トルクコントロールユニット12から入力されるエンジン2の実際の駆動トルクTERに基づいて下記(2)式の演算を行ってエンジントルク目標値TE * を算出する。
TE * =TER−ΔTE …………(2)
ここで、ΔTE は温度センサ21で検出した温度をもとに図9に示すΔTE 算出マップを参照して算出する。このΔTE 算出マップは、図9に示すように、横軸に温度を、縦軸にΔTE をとったときに、温度がTc1 まで上昇する間はΔTE が緩やかに増加し、その後温度がTc2 まで上昇する間はΔTE が比較的大きく増加し、その後はΔTE がさらに大きく増加するように設定されている。また、ΔTE 算出マップから算出する代わりにΔTE を運転者に走行違和感を与えることなくトルク分配クラッチ6のクラッチ温度上昇を抑制することができるように実験によって設定するトルク低減量としてもよい。
【0046】
次いで、ステップS35に移行して、算出したエンジントルク目標値TE * が駆動トルク下限値TEL未満であるか否かを判定し、TE * <TELであるときにはステップS36に移行して、エンジントルク目標値TE * として駆動トルク下限値TELを設定してからステップS37に移行し、TE * ≧TELであるときには直接ステップS37に移行する。
ステップS37では、算出したエンジントルク目標値TE * を駆動トルクコントロールユニット12に出力してから前記ステップS1に戻る。
【0047】
この図7の処理において、ステップS1〜S5及びS33の処理がクラッチ制御手段に対応し、ステップS31〜S37の処理が駆動力低減手段に対応している。
この第2の実施形態によると、前述したように車両が停止している状態からアクセルペダルを踏込んで発進させたときに、クラッチ温度Tcがトルク低減開始閾値TcONより低いときには、ステップS32からステップS33に移行して、伝達トルクTETS に応じたクラッチ励磁電流Icをトルク分配クラッチ6に出力して通常のクラッチ制御を行うが、クラッチ温度Tcがトルク低減開始閾値TcON以上となると、ステップS34に移行して、トルク低減を行うエンジントルク目標値TE * を算出し、これを駆動トルクコントロールユニット12に出力することにより、スロットル開度を減少させてエンジン2の出力トルクを図8(d)に示すように低減させる。このため、トルク分配クラッチ6の入出力回転速度差ΔVcが図8(b)で実線図示のように、トルク低減を行わない点線図示の特性に比較して低下してクラッチ滑りが解消されることにより、トルク分配クラッチ6のクラッチ温度Tcが図8(c)に示すように急激な温度上昇が抑制されて、クラッチ過熱状態を警告するランプの点灯やトルク分配クラッチ6の締結力を解放するクラッチ保護制御開始温度Tcsに達する前にトルク分配クラッチ6のクラッチ温度Tcを減少させることができる。
【0048】
このときの、エンジントルクの低減量ΔTが前述したように、運転者に走行違和感を生じないように設定されているので、エンジントルク低減動作が開始されても運転者に違和感を与えることを確実に防止しながら、トルク分配クラッチ6の過熱を防止することができると共に、クラッチ保護制御が開始されてトルク分配クラッチの締結力を解放することを防ぐことができるので、4輪駆動状態を維持して走行性能を確保することができる。
【0049】
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、前輪1FL及び1FRを主駆動輪とし、後輪1RL及び1RRを従駆動輪とする4輪駆動車に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、後輪1RL及び1RRを主駆動輪とし、前輪1FL及び1FRを従駆動輪とする4輪駆動車にも本発明を適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】クラッチコントロールユニットで実行するクラッチ制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図3】関数α算出用制御マップを示す説明図である。
【図4】第1の実施形態の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図5】路面摩擦係数とタイヤ上の駆動力との関係を示す説明図である。
【図6】本発明の第2の実施形態を示す概略構成図である。
【図7】第2の実施形態におけるクラッチコントロールユニットで実行するクラッチ制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図8】第2の実施形態の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図9】ΔTE 算出用マップを示す説明図である。
【符号の説明】
1FL,1FR 前輪
1RL,1RR 後輪
2 エンジン
3 自動変速機
4 トランスファ
5 プロペラシャフト
6 トルク分配クラッチ
7 終減速装置
8FL〜8RR 車輪速度センサ
9F 入力側回転速度センサ
9R 出力側回転速度センサ
10 クラッチコントロールユニット
11 スロットルバルブ
12 駆動力コントロールユニット
21 クラッチ温度センサ
Claims (6)
- 回転駆動源から出力される駆動力を、前輪側及び後輪側の一方の主駆動輪に対して直接的に伝達すると共に、他方の駆動輪に対して回転駆動源の駆動トルクに対して最大伝達トルクの小さいトルク分配クラッチを介して伝達し、前記トルク分配クラッチをクラッチ制御手段で車両の走行状態に応じて制御するようにした4輪駆動制御装置において、
前記回転駆動源から出力される駆動力を低減する駆動力低減手段と、前記トルク分配クラッチの入力側及び出力側の回転速度差を基にトルク分配クラッチの滑り状態を検出するクラッチ滑り検出手段と、該クラッチ滑り検出手段で検出した回転速度差に基づいて前記駆動力低減手段の駆動力低減量を制御する駆動力低減制御手段とを備え、前記駆動力低減制御手段は、前記トルク分配クラッチの伝達トルクが設定されたトルク低減許可閾値以上で、且つクラッチ滑り検出手段で検出した回転速度差が所定回転速度差以上であるときに前記駆動力低減手段で駆動力低減を開始させるように構成されていることを特徴とする4輪駆動制御装置。 - 前記トルク低減許可閾値は、4輪駆動状態となる頻度が高い低摩擦係数路面で必要とするクラッチ伝達トルクより高い値に設定されていることを特徴とする請求項1記載の4輪駆動制御装置。
- 前記回転駆動源が常用するとみなす常用最大駆動トルク及び前記トルク分配クラッチの最大伝達トルクは、4輪駆動状態となる頻度が低い高摩擦係数路面を走行する際に、前輪及び後輪で路面に伝達できる最大駆動力を合計した合計駆動力が前記回転駆動源で発生される常用最大トルク相当駆動力以上となる条件を満足する値に設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の4輪駆動制御装置。
- 前記クラッチ制御手段は、前記駆動力低減制御手段で駆動力低減手段の駆動力を低減制御中であるときに、前記トルク分配クラッチの伝達トルクを一定値に保持するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の4輪駆動制御装置。
- 前記トルク分配クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段を備え、前記駆動力低減制御手段は、前記クラッチ温度検出手段で検出したクラッチ温度に応じて回転駆動源から出力される駆動力の低減量を設定するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の4輪駆動制御装置。
- 前記駆動力低減制御手段は、前記回転駆動源から出力される駆動力を低減させる場合の駆動力下限値として前記主駆動輪で加速スリップが生じない駆動力値が設定されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の4輪駆動制御装置。
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