JP4120335B2 - ４輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪に配分する４輪駆動車に適用される駆動力配分制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の４輪駆動車の駆動力配分制御装置は、タイトコーナーブレーキング現象を回避する際の従駆動輪へのトルク配分比の最適化を図ることを目的とし、車速と横加速度に基づいて旋回半径Ｒを推定し、旋回半径Ｒに基づいて前後輪への配分比または配分量を補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５３２６１号公報（第１頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、４輪駆動車に特有のタイトコーナーブレーキング現象の回避を目的とし、タイトコーナーブレーキング現象が発生する直前までは４輪駆動状態を維持するものであるため、摩擦クラッチを介して駆動力が配分される従駆動輪が主駆動輪より速くなる旋回時には、タイトコーナーブレーキング現象の発生に先行して異音が生じるという問題があった。
【０００５】
例えば、後輪駆動ベースの４輪駆動車での前進時、駆動源からの駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪へ配分するが、旋回状態に移行すると、前輪と後輪の旋回半径差により、従駆動輪である前輪が主駆動輪である後輪よりも車輪速が速くなる。そして、従駆動輪が主駆動輪より速くなると、従駆動輪から摩擦クラッチへトルクが入力（逆流トルク）され、従駆動輪側からの入力トルクが駆動源側からの入力トルクを上回るトルク反転により従駆動輪トルクが負のトルク値に移行すると、駆動源側からの入力トルクによって発生している摩擦クラッチのねじりが解消される。このねじり解消により、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより食い込みや張り付きにより圧着した状態から一気に解放される。この解放は、相対回転接触部分での食い込みや張り付きを強引に剥がすことでなされるため、乗員にとって耳障りな異音がトルク変動により発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより圧着した状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる４輪駆動車の駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、車両の走行状態に基づいて駆動源の駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪に配分する４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記摩擦クラッチへの指令トルクがゼロから上昇して現在までの間に、指令トルクがトルクしきい値以上のときに、クラッチ入力トルクがトルクしきい値以上になった入力履歴があるという入力履歴条件と、前記摩擦クラッチに対する現在の指令トルクがトルクしきい値以上であるという指令トルク条件と、前記摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したというトルク反転条件と、が共に成立すると、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクを算出して摩擦クラッチに出力する手段とした。
【０００８】
ここで、「摩擦クラッチ」とは、押し付け摩擦力により伝達トルクを発生するクラッチをいい、例えば、電磁力をカム機構により増幅することで押し付け力を得る電子制御カップリングや、油圧力を押し付け力とする油圧多板クラッチ等をいう。
【０００９】
また、「トルクしきい値」とは、摩擦クラッチへの入力トルクが反転したときに異音が発生し得る下限のトルク値をいい、このトルクしきい値は、４輪駆動によるトラクション性能を考慮して固定値で与えても良いし、路面摩擦係数等により可変値で与えても良い。
【００１０】
また、「クラッチ入力トルク」は、駆動源から摩擦クラッチに入力されるトルクをいい、例えば、エンジントルクと変速機の変速比から求めても良いし、トルクセンサにより直接検出しても良い。
【００１１】
また、「摩擦クラッチへのトルク入力方向の反転」とは、従駆動輪が主駆動輪よりも速くなることで、従駆動輪から摩擦クラッチに対して逆流トルクの入力が開始される状況をいい、例えば、左右輪速差や舵角等により間接的にトルク反転を検出しても良いし、また、トルクセンサ等により直接的にトルク反転を検出しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、摩擦クラッチの圧着の開始を推定する入力履歴条件が成立し、現在も摩擦クラッチの圧着維持を推定する指令トルク条件が成立し、近い将来において圧着の解放を予測するトルク反転条件が成立すると、現在の指令トルクを低減することで、摩擦クラッチの相対回転部材間の隙間が広げられ、異音の発生に先行して圧着が解除される。よって、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより圧着した状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を実現する実施の形態を、第１実施例（請求項１〜請求項６に対応）と、第２実施例（請求項７に対応）と、第３実施例（請求項８に対応）と、に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。図１において、１はエンジン、２はトランスミッション、３はリア側プロペラシャフト、４はリア側ディファレンシャル、５，６はリア側ドライブシャフト、７，８は左右の後輪（主駆動輪）、９はトランスファ、１０は電子制御カップリング（摩擦クラッチ）、１１はフロント側プロペラシャフト、１２はフロント側ディファレンシャル、１３，１４はフロント側ドライブシャフト、１５，１６は左右の前輪（従駆動輪）である。
【００１５】
また、図１において、１７は４ＷＤコントローラ、１８はＡＢＳコントローラ、１９はエンジンコントローラ、２０は左前輪速センサ、２１は右前輪速センサ、２２は左後輪速センサ、２３は右後輪速センサ、２４はアクセル開度センサ、２５はエンジン回転数センサである。
【００１６】
すなわち、エンジン１及びトランスミッション２を経過した駆動力を後輪７，８側に伝達するＦＲ車（フロントエンジン・リアドライブ車）をベースとし、電子制御カップリング１０を介して前輪１５，１６にエンジン駆動力の一部を伝達する４輪駆動車であり、駆動力配分比（％）は、電子制御カップリング１０が解放状態では、前輪：後輪＝０：１００（％）の後輪駆動配分比であり、電子制御カップリング１０の締結度合いに応じて前輪駆動配分比が０％〜５０％まで無段階に制御される。
【００１７】
前記電子制御カップリング１０は、４ＷＤコントローラ１７からの駆動電流により締結力制御される。この４ＷＤコントローラ１７と、ＡＢＳコントローラ１８と、エンジンコントローラ１９とは、ＬＡＮ通信線により接続されていて、この３つのコントローラ１７，１８，１９間で情報交換される。
【００１８】
前記ＡＢＳコントローラ１８には、左前輪速センサ２０からの左前輪速信号と、右前輪速センサ２１からの右前輪速信号と、左後輪速センサ２２からの左後輪速信号と、右後輪速センサ２３からの右後輪速信号が入力される。
【００１９】
前記エンジンコントローラ１９には、アクセル開度センサ２４からのアクセル開度信号と、エンジン回転数センサ２５からのエンジン回転数信号と、が入力される。
【００２０】
図２は電子制御カップリング１０を示す断面図であり、図３は電子制御カップリング１０のカム機構を示す作用説明図である。図２及び図３において、２６は電磁ソレノイド、２７はクラッチ入力軸、２８はクラッチ出力軸、２９はクラッチハウジング、３０はアーマチュア、３１はパイロットクラッチ、３２はパイロットカム、３３はメインカム、３４はボール、３５はメインクラッチ、３６はニードルベアリングである。
【００２１】
前記クラッチ入力軸２７は、前記リアプロペラシャフト３に連結され、前記クラッチ出力軸２８は、前記フロントプロペラシャフト１１に連結されている。そして、前記クラッチ入力軸２７と前記クラッチ出力軸２８との間には、メインクラッチ３５が介装されている。
【００２２】
前記パイロットクラッチ３１は、クラッチハウジング２９とパイロットカム３２との間に介装されたクラッチである。
【００２３】
前記パイロットカム３２と、メインカム３３と、両カム３２，３３に形成されたカム溝３２ａ，３３ａの間に挟持されたボール３４と、によりカム機構が構成される（図３）。
【００２４】
ここで、電子制御カップリング１０の締結作動について説明する。
まず、４ＷＤコントローラ１６からの指令により、電磁ソレノイド２６に電流が流されると、電磁ソレノイド２６の回りに磁界が発生し、アーマチュア３０をパイロットクラッチ３１側に引き寄せる。この引き寄せられたアーマチュア３０に押され、パイロットクラッチ３１で摩擦トルクが発生し、パイロットクラッチ３１で発生した摩擦トルクは、カム機構のパイロットカム３２に伝達される。パイロットカム３２に伝達されたトルクは、カム溝３２ａ，３３ａ及びボール３４を介して軸方向のトルクに増幅・変換され、メインカム３３をクラッチ入力軸２７方向に押し付ける。このように、メインカム３３がメインクラッチ３５を押し付けることで、メインクラッチ３５に電流値に比例した摩擦トルクが発生する。メインクラッチ３５で発生したトルクは、クラッチ出力軸２８を経過し、駆動トルクとしてフロントプロペラシャフト１１へと伝達される。
【００２５】
次に、作用を説明する。
【００２６】
［カップリング伝達トルク制御処理］
図４(a)は４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク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。
【００２７】
ステップＳ４０では、路面摩擦係数μにより所定値α（トルクしきい値）が設定され、ステップＳ４１へ移行する（トルクしきい値設定手段）。
【００２８】
ここで、所定値αは、例えば、図５に示すように、路面摩擦係数μが高摩擦係数を示すほど大きな値とされる。また、路面摩擦係数μの情報は、アクセル操作に対する車輪スリップ状況等を監視することにより推定された路面μ推定値を用いても良いし、また、インフラからの路面μ情報を路車間通信により受信しても良い（路面摩擦係数検出手段）。
【００２９】
ステップＳ４１では、電子制御カップリング１０に対し出力している指令トルク（＝電磁ソレノイド２６への電流値）がステップＳ４０にて設定された所定値α以上か否かが判断され、ＮＯの場合にはステップＳ４２へ移行し、ＹＥＳの場合にはステップＳ４４へ移行する。
【００３０】
ステップＳ４２では、ステップＳ４１にて指令トルク＜αと判断された場合、履歴トルクがクリアされ、ステップＳ４３へ移行する。
【００３１】
ステップＳ４３では、前後輪回転速度差等に応じた通常制御伝達トルクが算出され、ステップＳ５２へ移行する。
【００３２】
ステップＳ４４では、ステップＳ４１にて指令トルク≧αと判断された場合、カップリング入力トルクが算出され、ステップＳ４５へ移行する。ここで、カップリング入力トルクは、例えば、エンジン回転数とアクセル開度によりエンジントルクを推定し、このエンジントルク推定値とトランスミッション２の変速比とを掛け合わせることにより算出される。
【００３３】
ステップＳ４５では、指令トルクとカップリング入力トルクとのうち、より低い値が選択され、このセレクトロートルクが前回までの履歴トルク以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４６へ移行し、NOの場合はステップＳ４７へ移行する。
【００３４】
ステップＳ４６では、それまで記憶設定していた履歴トルクを更新し、ステップＳ４７へ移行する。
【００３５】
ステップＳ４７では、指令トルクが所定値α以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４８へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（指令トルク判断手段）。
【００３６】
ステップＳ４８では、履歴トルクが所定値α以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４９へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（入力履歴判断手段）。
【００３７】
ステップＳ４９では、左右前輪速差により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（入力トルク反転判断手段）。
【００３８】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、図６に示すように、旋回により左前輪１５と右前輪１６の旋回半径差で生じる左右前輪速差絶対値｜△Ｖw｜が、予め決められたトルク反転判断値△Ｖwo以上となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００３９】
ステップＳ５０では、ステップＳ４７の指令トルク条件と、ステップＳ４８の入力履歴条件と、ステップＳ４９のトルク反転条件とが共に成立し、この後、異音発生の可能性が高いという判断に基づき、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクが算出される（異音対策指令トルク算出手段）。
【００４０】
この異音対策指令トルクは、例えば、異音対策指令トルク＝0.8×（現在の指令トルク）の式を用いることで、現在の指令トルクが大きいほど低減量の大きな値を異音対策指令トルクとして算出するようにしている。
【００４１】
ステップＳ５１では、ステップＳ５０からの異音対策指令トルクと、図４(b)のフローチャートにより算出されたタイトコーナー時伝達トルクとを読み込み、２つのトルクのうち、より小さいトルクを選択するセレクトロー処理を行い、ステップＳ５２へ移行する（セレクトロー処理手段）。
【００４２】
ステップＳ５２では、ステップＳ４３にて算出された通常制御伝達トルク、または、ステップＳ５１にて選択されたセレクトロー伝達トルクに応じたカップリング電流を電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力する（クラッチ指令トルク制御手段）。
【００４３】
［タイトコーナー時伝達トルク算出処理］
図４(b)は４ＷＤコントローラ１６で実行されるタイトコーナー時伝達トルク算出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（タイトコーナー時伝達トルク算出手段）。
【００４４】
ステップＳ６０では、右前輪速センサ２１と左前輪速センサ２０から右前輪速Ｖwfrと左前輪速Ｖwflが読み込まれ、ステップＳ６１へ移行する。
【００４５】
ステップＳ６１では、右前輪速Ｖwfrの値と左前輪速Ｖwflの値とが異なっているか否かが判断され、Ｖwfr＝Ｖwflの直進走行時の場合はステップＳ６０へ戻り、Ｖwfr≠Ｖwflの旋回走行時の場合はステップＳ６２へ移行する。
【００４６】
ステップＳ６２では、左右前輪速差絶対値｜Ｖwfr−Ｖwfl｜に基づいて、旋回半径Ｒを算出し、ステップＳ６３へ移行する。なお、ステップＳ６０〜ステップＳ６２では、前輪の左右差に基づいて旋回半径Ｒを算出しているが、後輪の左右差に基づいて旋回半径Ｒを算出しても良い。
【００４７】
ステップＳ６３では、アクセル開度、エンジン回転数、旋回半径Ｒからタイトコーナー時伝達トルクが算出される。
【００４８】
［旋回時における駆動力配分制御作用］
旋回時に異音やタイトコーナーブレーキング現象が問題となる代表的な走行モードである旋回発進時を例にとり、駆動力配分制御作用を説明する。
【００４９】
まず、異音対策もタイトコーナー対策もなされていない場合には、図７に示すように、発進時のトラクション性能を確保するために、カップリング指令トルクが高まった時点で転舵を開始すると、前後輪の旋回半径の差から前輪平均速度≧後輪平均速度となり、直進時に発生していた前輪トルクが低下してゆく現象が観測される。
【００５０】
このとき、電子制御カップリングの内部にあるカム機構では、直進時の大きな入力トルク（ねじりトルク）により、図３(b)に示すように、ボール３４とカム面３２ａ，３３ａが弾性変形し、ボール３４がカム面３２ａ，３３ａに食い込んだ状態となる。その後、旋回により電子制御カップリングに入力されるトルクの入力方向が直進時に対して反転し、従駆動輪である左右前輪からの入力トルクがエンジンからの入力トルクを上回ると、ボール３４の食い込みにより、前輪トルクはゼロレベルのままで少しの間だけ推移し、ボール３４の食い込みが引き離されるt2の時点に達すると、食い込んだ状態のボール３４が急激に解放されることで前輪トルクが変動し、振動を伴って衝突音による異音が発生する。
【００５１】
その後、前輪トルクが低下すると、前輪トルクが負側に大きな値となり、負の駆動トルク（＝制動トルク）が駆動系に作用し、前輪トルクが低下するほど、ブレーキがかかったように走りにくくなるタイトコーナーブレーキング現象が発生することになる。
【００５２】
次に、タイトコーナー対策のみがなされている場合には、図８に示すように、発進から転舵を開始してt2の時点に至るまでは、図７と同様な作用を示し、食い込んだ状態のボール３４が急激に解放されることで前輪トルクが変動し、振動を伴って衝突音による異音が発生する。
【００５３】
しかし、t2の時点からさらに前輪トルクが低下してゆき、t3の時点に達してタイトコーナーブレーキ防止制御の開始条件を満足すると、カップリング指令トルクの低減制御が行われ、t3の時点以降は、前輪トルクの低下が抑えられ、僅かに負の値による前輪トルク特性を示し、タイトコーナーブレーキング現象が抑制される。
【００５４】
すなわち、タイトコーナー対策のためにタイトコーナーブレーキ防止制御を採用しても前輪トルクが負の領域に入るときに発生する異音を防止することができない。
【００５５】
これに対し、異音対策とタイトコーナー対策とがなされている第１実施例装置の場合には、図９に示すように、発進時のトラクション性能を確保するために、カップリング指令トルクが高まり、ｔ０の時点で入力履歴条件を満足する。その後、転舵を開始して、前後輪の旋回半径の差から前輪平均速度≧後輪平均速度となり、直進時に発生していた前輪トルクが低下し、ｔ１の時点で指令トルク条件とトルク反転条件との２つの条件を共に満足すると、図４（ａ）のフローチャートにおいて、ステップＳ４０→ステップＳ４１→ステップＳ４４→ステップＳ４５（→ステップＳ４６）→ステップＳ４７→ステップＳ４８→ステップＳ４９→ステップＳ５０→ステップＳ５１→ステップＳ５２へと進む流れとなり、ステップＳ５２において、異音対策指令トルクを得るカップリング電流が、電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力される。
【００５６】
このように、それまでのカップリング指令トルクを低減する所定値α以下の異音対策指令トルクを得る電流を出力することにより、すなわち、電子制御カップリング１０の締結力を低減することで、ボール３４とカム面３２ａ，３３ａが弾性変形により食い込んだ図３(b)の状態から、ボール３４に対してカム面３２ａ，３３ａの隙間が拡大される図３(c)の状態に移行し、t1の時点からt2の時点になる前までにボール３４の食い込みを解放することにより、t2の時点での異音の発生が未然に防止される。なお、指令電流が変わらない限り、カム面３２ａ，３３ａの隙間は一定に保たれる。
【００５７】
そして、ｔ２の時点からさらに前輪トルクが低下してゆき、ｔ３の時点に達してタイトコーナーブレーキ防止制御の開始条件を満足すると、ステップＳ５１において、タイトコーナー時伝達トルクが選択され、ステップＳ５２において、タイトコーナー時伝達トルクを得るカップリング電流が、電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力される。
【００５８】
このように、それまでの異音対策指令トルクをさらに低減する解放に近いカップリング指令トルクを得る電流を出力することにより、t3の時点以降は、前輪トルクの低下が抑えられ、僅かに負の値による前輪トルク特性を示し、タイトコーナーブレーキング現象が抑制される。
【００５９】
［異音とタイトコーナーブレーキング現象との相違］
本願発明で取り扱う「異音」と「タイトコーナーブレーキング現象」とは、４輪駆動車の旋回時に発生する現象であり、何れもカップリング指令トルクを低減することにより防止される点で類似する現象であると言える。
【００６０】
しかしながら、「タイトコーナーブレーキング現象」とは、センターディファレンシャルの無い４輪駆動車が４輪駆動状態で走行する場合、小さいコーナー（タイトコーナー）を曲がるとき、前輪と後輪の回転半径が異なるため、ブレーキがかかったように走りにくくなる現象をいい、「異音」とは、下記に述べる点で相違する。
【００６１】
▲１▼「タイトコーナーブレーキング現象」は、４輪駆動車の前後進旋回時においては、駆動ベースや前進または後進とは関係なく発生する。
【００６２】
これに対し、「異音」は、旋回時に従駆動輪回転が速くなる後輪駆動ベースの前進の場合と、前輪駆動ベースの後進の場合にのみ発生する。
【００６３】
▲２▼「タイトコーナーブレーキング現象」は、小さいコーナー（タイトコーナー）を曲がるときであって、その発生時期は従駆動輪トルクが負側に大きく発生する旋回中期や旋回後期である。
【００６４】
これに対し、「異音」は、旋回半径にかかわらずカップリングにねじり入力が大きく作用した後、カップリングへのトルク入力方向が反転するときであって、その発生時期は従駆動輪トルクが正値から負値へ移行する旋回初期である。
【００６５】
▲３▼「タイトコーナーブレーキング現象」の対策は、コーナーを曲がっていることを検出し、そのコーナーがタイトコーナーであると判断されると、カップリングを解放、あるいは、ほぼ解放することで達成される。
【００６６】
これに対し、「異音」は、カップリングにねじり入力が作用することでボール食い込み状態にあり、この食い込み状態が維持されたままで、カップリングへのトルク入力方向の反転が判断されると、カップリングの指令トルクを食い込みを解放するトルクレベル（その時の指令トルクの１割〜３割程度）にすることで達成される。
【００６７】
次に、効果を説明する。
【００６８】
(1) 車両の走行状態に基づいてエンジン１及びトランスミッション２の駆動力を、電子制御カップリング１０を介して前輪１５，１６に配分する４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記電子制御カップリング１０への指令トルクがゼロから上昇して現在までの間に、指令トルクが所定値α以上のときに、クラッチ入力トルクが所定値α以上になった入力履歴があるか否かを判断する入力履歴判断ステップＳ４８と、前記電子制御カップリング１０に対する現在の指令トルクが所定値α以上か否かを判断する指令トルク判断ステップＳ４７と、前記電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断する入力トルク反転判断ステップＳ４９と、入力履歴条件と指令トルク条件とトルク反転条件とが共に成立すると、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクを算出する異音対策指令トルク算出ステップＳ５０と、算出された異音対策指令トルクを得る指令を電子制御カップリング１０に出力するステップＳ５２と、を備えたため、電子制御カップリング１０のカム機構部分でねじれトルクによりボール４３が食い込んだ状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる。
【００６９】
(2) 異音対策指令トルク算出ステップＳ５０は、現在の指令トルクが大きいほど低減量の大きな値を異音対策指令トルクとして算出するため、電子制御カップリング１０のカム機構部分でのボール４３の食い込み状況にかかわらず、確実にボール４３を食い込み状態から解放することができる。
【００７０】
(3) トルクしきい値設定ステップＳ４０は、路面摩擦係数μが高路面摩擦係数を示すほど大きな所定値αに設定するため、旋回時に従駆動輪である前輪１５，１６からの入力トルクレベルが大きく、しかも、変化勾配も大きな高路面摩擦係数路では、早期に異音対策制御を開始することができる。
【００７１】
(4) タイトコーナ旋回時にブレーキング現象を防止するタイトコーナー時伝達トルクを算出するタイトコーナー時伝達トルク算出手段と、算出されたタイトコーナー時伝達トルクと算出された異音対策指令トルクと、のうち低い値を選択するセレクトロー処理ステップＳ５１を設け、ステップＳ５２は、セレクトロー処理により選択された指令トルクを得る指令を電子制御カップリング１０に出力するため、電子制御カップリング１０のカム機構部分で発生する異音を未然に防止することができると共に、タイトコーナーブレーキング現象の発生も併せて防止することができる。
【００７２】
(5) 摩擦クラッチを、電磁ソレノイド２６とアーマチュア３０とパイロットクラッチ３１とパイロットカム３２とメインカム３３とボール３４とメインクラッチ３５とを有し、電磁力によりパイロットクラッチ３１で発生した摩擦トルクをパイロットカム３２に伝達し、この伝達されたトルクをカム溝３２ａ，３３ａに挟まれたボール３４を介して軸方向トルクに増幅・変換し、メインカム３３を介してメインクラッチ３５を押し付けることで電流値に比例した摩擦トルクが発生する電子制御カップリング１０としたため、テーパー面角度を有するカム溝３２ａ，３３ａに挟まれるボール３４の食い込みを解放するときの大きな異音の発生を未然に防止することができる。
【００７３】
(6) 入力トルク反転判断ステップＳ４９は、左前輪速Ｖwflと右前輪速Ｖwfrとの差の絶対値｜△Ｖw｜が、予め決められたトルク反転判断値△Ｖwo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、ＡＢＳ制御等で車両に既設の前輪速センサ２０，２１を用いながら、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く判断することができる。
【００７４】
（第２実施例）
この第２実施例は、検出された舵角θがトルク反転判断値θo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するようにした例である。
【００７５】
すなわち、図１０に示すように、第１実施例装置に対して舵角センサ３７（舵角検出手段）を追加した構成としている。なお、他の構成は図１に示す第１実施例装置と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
次に、作用を説明する。
【００７７】
図１１(a)は第２実施例装置の４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ４９'を除き、図４(a)に示すフローチャートと同様である。
【００７８】
ステップＳ４９'では、舵角により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（請求項７の入力トルク反転判断手段）。
【００７９】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、図１１(b)に示すように、舵角センサ３７により検出された舵角θが、予め決められたトルク反転判断値θo以上となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００８０】
次に、効果を説明する。
【００８１】
この第２実施例の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００８２】
(7) 入力トルク反転判断ステップＳ４９'は、舵角センサ３７により検出された舵角θが、予め決められたトルク反転判断値θo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、ステアリング系制御等で車両に既設の舵角センサ３７を用いながら、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く判断することができる。
【００８３】
（第３実施例）
この第３実施例は、検出された前輪トルクＴfの低下により、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するようにした例である。
【００８４】
すなわち、図１２に示すように、第１実施例装置に対して後輪トルクセンサ３８と前輪トルクセンサ３９（従駆動輪伝達トルク検出手段）を追加した構成としている。ここで、後輪トルクセンサ３８は、クラッチ入力トルクを直接検出する手段として用いることができる。なお、他の構成は図１に示す第１実施例装置と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
次に、作用を説明する。
【００８６】
図１３は第３実施例装置の４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ４９"を除き、図４(a)に示すフローチャートと同様である。
【００８７】
ステップＳ４９"では、検出された前輪トルクＴfにより電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（請求項８の入力トルク反転判断手段）。
【００８８】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、例えば、前輪トルクセンサ３９により検出された前輪トルクＴfが、予め決められたトルク低下幅、あるいは、予め決められたトルク減少勾配となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００８９】
次に、効果を説明する。
【００９０】
この第３実施例の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００９１】
(8) 入力トルク反転判断ステップＳ４９"は、検出された前輪トルクＴfの低下により、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、トルクの直接検出により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く早期に判断することができる。
【００９２】
また、後輪トルクセンサ３８を設けることで、クラッチ入力トルクを、第１実施例や第２実施例のように、推定により算出する場合に比べ、精度良くクラッチ入力トルク情報を得ることができる。
【００９３】
以上、本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置を、第１実施例〜第３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、これらの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。
【００９４】
例えば、第１実施例〜第３実施例では、後輪駆動ベースによる駆動力配分制御装置の例を示したが、前輪駆動ベースによる駆動力配分制御装置にも適用することができる。この場合、後退旋回時に異音の防止を達成することができる。
【００９５】
第１実施例〜第３実施例では、摩擦クラッチとして、カム機構を有する電子制御カップリングを用いた例を示したが、例えば、特開平０４−１０３４３３号公報に記載されているように、制御油圧により締結される多板クラッチを用いたものにも適用することができる。この場合、クラッチプレート間での張り付きが引き剥がされるときに発生する異音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図２】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた電子制御カップリングを示す断面図である。
【図３】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた電子制御カップリングのカム機構を示す作用説明図である。
【図４】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理とタイトコーナー時伝達トルク算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】路面摩擦係数μに対して所定値αを設定する特性例を示す図である。
【図６】旋回時の左前輪速と右前輪速の特性及び左右前輪速差特性図である。
【図７】異音対策もタイトコーナー対策もなされていない４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図８】タイトコーナー対策のみがなされている４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図９】第１実施例装置を搭載した４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図１０】第２実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図１１】第２実施例装置における４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートと舵角特性図である。
【図１２】第３実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図１３】第３実施例装置における４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ トランスミッション
３ リア側プロペラシャフト
４ リア側ディファレンシャル
５，６ リア側ドライブシャフト
７，８ 左右の後輪（主駆動輪）
９ トランスファ
１０ 電子制御カップリング（摩擦クラッチ）
１１ フロント側プロペラシャフト
１２ フロント側ディファレンシャル
１３，１４ フロント側ドライブシャフト
１５，１６ 左右の前輪（従駆動輪）
１７ ４ＷＤコントローラ
１８ ＡＢＳコントローラ
１９ エンジンコントローラ
２０ 左前輪速センサ（左輪速検出手段）
２１ 右前輪速センサ（右輪速検出手段）
２２ 左後輪速センサ
２３ 右後輪速センサ
２４ アクセル開度センサ
２５ エンジン回転数センサ
２６ 電磁ソレノイド
２７ クラッチ入力軸
２８ クラッチ出力軸
２９ クラッチハウジング
３０ アーマチュア
３１ パイロットクラッチ
３２ パイロットカム
３２ａ カム溝
３３ メインカム
３３ａ カム溝
３４ ボール
３５ メインクラッチ
３６ ニードルベアリング
３７ 舵角センサ（舵角検出手段）
３８ 後輪トルクセンサ
３９ 前輪トルクセンサ（従駆動輪伝達トルク検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪に配分する４輪駆動車に適用される駆動力配分制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の４輪駆動車の駆動力配分制御装置は、タイトコーナーブレーキング現象を回避する際の従駆動輪へのトルク配分比の最適化を図ることを目的とし、車速と横加速度に基づいて旋回半径Ｒを推定し、旋回半径Ｒに基づいて前後輪への配分比または配分量を補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５３２６１号公報（第１頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、４輪駆動車に特有のタイトコーナーブレーキング現象の回避を目的とし、タイトコーナーブレーキング現象が発生する直前までは４輪駆動状態を維持するものであるため、摩擦クラッチを介して駆動力が配分される従駆動輪が主駆動輪より速くなる旋回時には、タイトコーナーブレーキング現象の発生に先行して異音が生じるという問題があった。
【０００５】
例えば、後輪駆動ベースの４輪駆動車での前進時、駆動源からの駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪へ配分するが、旋回状態に移行すると、前輪と後輪の旋回半径差により、従駆動輪である前輪が主駆動輪である後輪よりも車輪速が速くなる。そして、従駆動輪が主駆動輪より速くなると、従駆動輪から摩擦クラッチへトルクが入力（逆流トルク）され、従駆動輪側からの入力トルクが駆動源側からの入力トルクを上回るトルク反転により従駆動輪トルクが負のトルク値に移行すると、駆動源側からの入力トルクによって発生している摩擦クラッチのねじりが解消される。このねじり解消により、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより食い込みや張り付きにより圧着した状態から一気に解放される。この解放は、相対回転接触部分での食い込みや張り付きを強引に剥がすことでなされるため、乗員にとって耳障りな異音がトルク変動により発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより圧着した状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる４輪駆動車の駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、車両の走行状態に基づいて駆動源の駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪に配分する４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記摩擦クラッチへの指令トルクがゼロから上昇して現在までの間に、指令トルクがトルクしきい値以上のときに、クラッチ入力トルクがトルクしきい値以上になった入力履歴があるという入力履歴条件と、前記摩擦クラッチに対する現在の指令トルクがトルクしきい値以上であるという指令トルク条件と、前記摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したというトルク反転条件と、が共に成立すると、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクを算出して摩擦クラッチに出力する手段とした。
【０００８】
ここで、「摩擦クラッチ」とは、押し付け摩擦力により伝達トルクを発生するクラッチをいい、例えば、電磁力をカム機構により増幅することで押し付け力を得る電子制御カップリングや、油圧力を押し付け力とする油圧多板クラッチ等をいう。
【０００９】
また、「トルクしきい値」とは、摩擦クラッチへの入力トルクが反転したときに異音が発生し得る下限のトルク値をいい、このトルクしきい値は、４輪駆動によるトラクション性能を考慮して固定値で与えても良いし、路面摩擦係数等により可変値で与えても良い。
【００１０】
また、「クラッチ入力トルク」は、駆動源から摩擦クラッチに入力されるトルクをいい、例えば、エンジントルクと変速機の変速比から求めても良いし、トルクセンサにより直接検出しても良い。
【００１１】
また、「摩擦クラッチへのトルク入力方向の反転」とは、従駆動輪が主駆動輪よりも速くなることで、従駆動輪から摩擦クラッチに対して逆流トルクの入力が開始される状況をいい、例えば、左右輪速差や舵角等により間接的にトルク反転を検出しても良いし、また、トルクセンサ等により直接的にトルク反転を検出しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、摩擦クラッチの圧着の開始を推定する入力履歴条件が成立し、現在も摩擦クラッチの圧着維持を推定する指令トルク条件が成立し、近い将来において圧着の解放を予測するトルク反転条件が成立すると、現在の指令トルクを低減することで、摩擦クラッチの相対回転部材間の隙間が広げられ、異音の発生に先行して圧着が解除される。よって、摩擦クラッチの相対回転接触部分でねじれトルクにより圧着した状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を実現する実施の形態を、第１実施例（請求項１〜請求項６に対応）と、第２実施例（請求項７に対応）と、第３実施例（請求項８に対応）と、に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。図１において、１はエンジン、２はトランスミッション、３はリア側プロペラシャフト、４はリア側ディファレンシャル、５，６はリア側ドライブシャフト、７，８は左右の後輪（主駆動輪）、９はトランスファ、１０は電子制御カップリング（摩擦クラッチ）、１１はフロント側プロペラシャフト、１２はフロント側ディファレンシャル、１３，１４はフロント側ドライブシャフト、１５，１６は左右の前輪（従駆動輪）である。
【００１５】
また、図１において、１７は４ＷＤコントローラ、１８はＡＢＳコントローラ、１９はエンジンコントローラ、２０は左前輪速センサ、２１は右前輪速センサ、２２は左後輪速センサ、２３は右後輪速センサ、２４はアクセル開度センサ、２５はエンジン回転数センサである。
【００１６】
すなわち、エンジン１及びトランスミッション２を経過した駆動力を後輪７，８側に伝達するＦＲ車（フロントエンジン・リアドライブ車）をベースとし、電子制御カップリング１０を介して前輪１５，１６にエンジン駆動力の一部を伝達する４輪駆動車であり、駆動力配分比（％）は、電子制御カップリング１０が解放状態では、前輪：後輪＝０：１００（％）の後輪駆動配分比であり、電子制御カップリング１０の締結度合いに応じて前輪駆動配分比が０％〜５０％まで無段階に制御される。
【００１７】
前記電子制御カップリング１０は、４ＷＤコントローラ１７からの駆動電流により締結力制御される。この４ＷＤコントローラ１７と、ＡＢＳコントローラ１８と、エンジンコントローラ１９とは、ＬＡＮ通信線により接続されていて、この３つのコントローラ１７，１８，１９間で情報交換される。
【００１８】
前記ＡＢＳコントローラ１８には、左前輪速センサ２０からの左前輪速信号と、右前輪速センサ２１からの右前輪速信号と、左後輪速センサ２２からの左後輪速信号と、右後輪速センサ２３からの右後輪速信号が入力される。
【００１９】
前記エンジンコントローラ１９には、アクセル開度センサ２４からのアクセル開度信号と、エンジン回転数センサ２５からのエンジン回転数信号と、が入力される。
【００２０】
図２は電子制御カップリング１０を示す断面図であり、図３は電子制御カップリング１０のカム機構を示す作用説明図である。図２及び図３において、２６は電磁ソレノイド、２７はクラッチ入力軸、２８はクラッチ出力軸、２９はクラッチハウジング、３０はアーマチュア、３１はパイロットクラッチ、３２はパイロットカム、３３はメインカム、３４はボール、３５はメインクラッチ、３６はニードルベアリングである。
【００２１】
前記クラッチ入力軸２７は、前記リアプロペラシャフト３に連結され、前記クラッチ出力軸２８は、前記フロントプロペラシャフト１１に連結されている。そして、前記クラッチ入力軸２７と前記クラッチ出力軸２８との間には、メインクラッチ３５が介装されている。
【００２２】
前記パイロットクラッチ３１は、クラッチハウジング２９とパイロットカム３２との間に介装されたクラッチである。
【００２３】
前記パイロットカム３２と、メインカム３３と、両カム３２，３３に形成されたカム溝３２ａ，３３ａの間に挟持されたボール３４と、によりカム機構が構成される（図３）。
【００２４】
ここで、電子制御カップリング１０の締結作動について説明する。
まず、４ＷＤコントローラ１６からの指令により、電磁ソレノイド２６に電流が流されると、電磁ソレノイド２６の回りに磁界が発生し、アーマチュア３０をパイロットクラッチ３１側に引き寄せる。この引き寄せられたアーマチュア３０に押され、パイロットクラッチ３１で摩擦トルクが発生し、パイロットクラッチ３１で発生した摩擦トルクは、カム機構のパイロットカム３２に伝達される。パイロットカム３２に伝達されたトルクは、カム溝３２ａ，３３ａ及びボール３４を介して軸方向のトルクに増幅・変換され、メインカム３３をクラッチ入力軸２７方向に押し付ける。このように、メインカム３３がメインクラッチ３５を押し付けることで、メインクラッチ３５に電流値に比例した摩擦トルクが発生する。メインクラッチ３５で発生したトルクは、クラッチ出力軸２８を経過し、駆動トルクとしてフロントプロペラシャフト１１へと伝達される。
【００２５】
次に、作用を説明する。
【００２６】
［カップリング伝達トルク制御処理］
図４(a)は４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク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。
【００２７】
ステップＳ４０では、路面摩擦係数μにより所定値α（トルクしきい値）が設定され、ステップＳ４１へ移行する（トルクしきい値設定手段）。
【００２８】
ここで、所定値αは、例えば、図５に示すように、路面摩擦係数μが高摩擦係数を示すほど大きな値とされる。また、路面摩擦係数μの情報は、アクセル操作に対する車輪スリップ状況等を監視することにより推定された路面μ推定値を用いても良いし、また、インフラからの路面μ情報を路車間通信により受信しても良い（路面摩擦係数検出手段）。
【００２９】
ステップＳ４１では、電子制御カップリング１０に対し出力している指令トルク（＝電磁ソレノイド２６への電流値）がステップＳ４０にて設定された所定値α以上か否かが判断され、ＮＯの場合にはステップＳ４２へ移行し、ＹＥＳの場合にはステップＳ４４へ移行する。
【００３０】
ステップＳ４２では、ステップＳ４１にて指令トルク＜αと判断された場合、履歴トルクがクリアされ、ステップＳ４３へ移行する。
【００３１】
ステップＳ４３では、前後輪回転速度差等に応じた通常制御伝達トルクが算出され、ステップＳ５２へ移行する。
【００３２】
ステップＳ４４では、ステップＳ４１にて指令トルク≧αと判断された場合、カップリング入力トルクが算出され、ステップＳ４５へ移行する。ここで、カップリング入力トルクは、例えば、エンジン回転数とアクセル開度によりエンジントルクを推定し、このエンジントルク推定値とトランスミッション２の変速比とを掛け合わせることにより算出される。
【００３３】
ステップＳ４５では、指令トルクとカップリング入力トルクとのうち、より低い値が選択され、このセレクトロートルクが前回までの履歴トルク以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４６へ移行し、NOの場合はステップＳ４７へ移行する。
【００３４】
ステップＳ４６では、それまで記憶設定していた履歴トルクを更新し、ステップＳ４７へ移行する。
【００３５】
ステップＳ４７では、指令トルクが所定値α以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４８へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（指令トルク判断手段）。
【００３６】
ステップＳ４８では、履歴トルクが所定値α以上か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４９へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（入力履歴判断手段）。
【００３７】
ステップＳ４９では、左右前輪速差により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（入力トルク反転判断手段）。
【００３８】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、図６に示すように、旋回により左前輪１５と右前輪１６の旋回半径差で生じる左右前輪速差絶対値｜△Ｖw｜が、予め決められたトルク反転判断値△Ｖwo以上となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００３９】
ステップＳ５０では、ステップＳ４７の指令トルク条件と、ステップＳ４８の入力履歴条件と、ステップＳ４９のトルク反転条件とが共に成立し、この後、異音発生の可能性が高いという判断に基づき、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクが算出される（異音対策指令トルク算出手段）。
【００４０】
この異音対策指令トルクは、例えば、異音対策指令トルク＝0.8×（現在の指令トルク）の式を用いることで、現在の指令トルクが大きいほど低減量の大きな値を異音対策指令トルクとして算出するようにしている。
【００４１】
ステップＳ５１では、ステップＳ５０からの異音対策指令トルクと、図４(b)のフローチャートにより算出されたタイトコーナー時伝達トルクとを読み込み、２つのトルクのうち、より小さいトルクを選択するセレクトロー処理を行い、ステップＳ５２へ移行する（セレクトロー処理手段）。
【００４２】
ステップＳ５２では、ステップＳ４３にて算出された通常制御伝達トルク、または、ステップＳ５１にて選択されたセレクトロー伝達トルクに応じたカップリング電流を電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力する（クラッチ指令トルク制御手段）。
【００４３】
［タイトコーナー時伝達トルク算出処理］
図４(b)は４ＷＤコントローラ１６で実行されるタイトコーナー時伝達トルク算出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（タイトコーナー時伝達トルク算出手段）。
【００４４】
ステップＳ６０では、右前輪速センサ２１と左前輪速センサ２０から右前輪速Ｖwfrと左前輪速Ｖwflが読み込まれ、ステップＳ６１へ移行する。
【００４５】
ステップＳ６１では、右前輪速Ｖwfrの値と左前輪速Ｖwflの値とが異なっているか否かが判断され、Ｖwfr＝Ｖwflの直進走行時の場合はステップＳ６０へ戻り、Ｖwfr≠Ｖwflの旋回走行時の場合はステップＳ６２へ移行する。
【００４６】
ステップＳ６２では、左右前輪速差絶対値｜Ｖwfr−Ｖwfl｜に基づいて、旋回半径Ｒを算出し、ステップＳ６３へ移行する。なお、ステップＳ６０〜ステップＳ６２では、前輪の左右差に基づいて旋回半径Ｒを算出しているが、後輪の左右差に基づいて旋回半径Ｒを算出しても良い。
【００４７】
ステップＳ６３では、アクセル開度、エンジン回転数、旋回半径Ｒからタイトコーナー時伝達トルクが算出される。
【００４８】
［旋回時における駆動力配分制御作用］
旋回時に異音やタイトコーナーブレーキング現象が問題となる代表的な走行モードである旋回発進時を例にとり、駆動力配分制御作用を説明する。
【００４９】
まず、異音対策もタイトコーナー対策もなされていない場合には、図７に示すように、発進時のトラクション性能を確保するために、カップリング指令トルクが高まった時点で転舵を開始すると、前後輪の旋回半径の差から前輪平均速度≧後輪平均速度となり、直進時に発生していた前輪トルクが低下してゆく現象が観測される。
【００５０】
このとき、電子制御カップリングの内部にあるカム機構では、直進時の大きな入力トルク（ねじりトルク）により、図３(b)に示すように、ボール３４とカム面３２ａ，３３ａが弾性変形し、ボール３４がカム面３２ａ，３３ａに食い込んだ状態となる。その後、旋回により電子制御カップリングに入力されるトルクの入力方向が直進時に対して反転し、従駆動輪である左右前輪からの入力トルクがエンジンからの入力トルクを上回ると、ボール３４の食い込みにより、前輪トルクはゼロレベルのままで少しの間だけ推移し、ボール３４の食い込みが引き離されるt2の時点に達すると、食い込んだ状態のボール３４が急激に解放されることで前輪トルクが変動し、振動を伴って衝突音による異音が発生する。
【００５１】
その後、前輪トルクが低下すると、前輪トルクが負側に大きな値となり、負の駆動トルク（＝制動トルク）が駆動系に作用し、前輪トルクが低下するほど、ブレーキがかかったように走りにくくなるタイトコーナーブレーキング現象が発生することになる。
【００５２】
次に、タイトコーナー対策のみがなされている場合には、図８に示すように、発進から転舵を開始してt2の時点に至るまでは、図７と同様な作用を示し、食い込んだ状態のボール３４が急激に解放されることで前輪トルクが変動し、振動を伴って衝突音による異音が発生する。
【００５３】
しかし、t2の時点からさらに前輪トルクが低下してゆき、t3の時点に達してタイトコーナーブレーキ防止制御の開始条件を満足すると、カップリング指令トルクの低減制御が行われ、t3の時点以降は、前輪トルクの低下が抑えられ、僅かに負の値による前輪トルク特性を示し、タイトコーナーブレーキング現象が抑制される。
【００５４】
すなわち、タイトコーナー対策のためにタイトコーナーブレーキ防止制御を採用しても前輪トルクが負の領域に入るときに発生する異音を防止することができない。
【００５５】
これに対し、異音対策とタイトコーナー対策とがなされている第１実施例装置の場合には、図９に示すように、発進時のトラクション性能を確保するために、カップリング指令トルクが高まり、ｔ０の時点で入力履歴条件を満足する。その後、転舵を開始して、前後輪の旋回半径の差から前輪平均速度≧後輪平均速度となり、直進時に発生していた前輪トルクが低下し、ｔ１の時点で指令トルク条件とトルク反転条件との２つの条件を共に満足すると、図４（ａ）のフローチャートにおいて、ステップＳ４０→ステップＳ４１→ステップＳ４４→ステップＳ４５（→ステップＳ４６）→ステップＳ４７→ステップＳ４８→ステップＳ４９→ステップＳ５０→ステップＳ５１→ステップＳ５２へと進む流れとなり、ステップＳ５２において、異音対策指令トルクを得るカップリング電流が、電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力される。
【００５６】
このように、それまでのカップリング指令トルクを低減する所定値α以下の異音対策指令トルクを得る電流を出力することにより、すなわち、電子制御カップリング１０の締結力を低減することで、ボール３４とカム面３２ａ，３３ａが弾性変形により食い込んだ図３(b)の状態から、ボール３４に対してカム面３２ａ，３３ａの隙間が拡大される図３(c)の状態に移行し、t1の時点からt2の時点になる前までにボール３４の食い込みを解放することにより、t2の時点での異音の発生が未然に防止される。なお、指令電流が変わらない限り、カム面３２ａ，３３ａの隙間は一定に保たれる。
【００５７】
そして、ｔ２の時点からさらに前輪トルクが低下してゆき、ｔ３の時点に達してタイトコーナーブレーキ防止制御の開始条件を満足すると、ステップＳ５１において、タイトコーナー時伝達トルクが選択され、ステップＳ５２において、タイトコーナー時伝達トルクを得るカップリング電流が、電子制御カップリング１０の電磁ソレノイド２６に出力される。
【００５８】
このように、それまでの異音対策指令トルクをさらに低減する解放に近いカップリング指令トルクを得る電流を出力することにより、t3の時点以降は、前輪トルクの低下が抑えられ、僅かに負の値による前輪トルク特性を示し、タイトコーナーブレーキング現象が抑制される。
【００５９】
［異音とタイトコーナーブレーキング現象との相違］
本願発明で取り扱う「異音」と「タイトコーナーブレーキング現象」とは、４輪駆動車の旋回時に発生する現象であり、何れもカップリング指令トルクを低減することにより防止される点で類似する現象であると言える。
【００６０】
しかしながら、「タイトコーナーブレーキング現象」とは、センターディファレンシャルの無い４輪駆動車が４輪駆動状態で走行する場合、小さいコーナー（タイトコーナー）を曲がるとき、前輪と後輪の回転半径が異なるため、ブレーキがかかったように走りにくくなる現象をいい、「異音」とは、下記に述べる点で相違する。
【００６１】
▲１▼「タイトコーナーブレーキング現象」は、４輪駆動車の前後進旋回時においては、駆動ベースや前進または後進とは関係なく発生する。
【００６２】
これに対し、「異音」は、旋回時に従駆動輪回転が速くなる後輪駆動ベースの前進の場合と、前輪駆動ベースの後進の場合にのみ発生する。
【００６３】
▲２▼「タイトコーナーブレーキング現象」は、小さいコーナー（タイトコーナー）を曲がるときであって、その発生時期は従駆動輪トルクが負側に大きく発生する旋回中期や旋回後期である。
【００６４】
これに対し、「異音」は、旋回半径にかかわらずカップリングにねじり入力が大きく作用した後、カップリングへのトルク入力方向が反転するときであって、その発生時期は従駆動輪トルクが正値から負値へ移行する旋回初期である。
【００６５】
▲３▼「タイトコーナーブレーキング現象」の対策は、コーナーを曲がっていることを検出し、そのコーナーがタイトコーナーであると判断されると、カップリングを解放、あるいは、ほぼ解放することで達成される。
【００６６】
これに対し、「異音」は、カップリングにねじり入力が作用することでボール食い込み状態にあり、この食い込み状態が維持されたままで、カップリングへのトルク入力方向の反転が判断されると、カップリングの指令トルクを食い込みを解放するトルクレベル（その時の指令トルクの１割〜３割程度）にすることで達成される。
【００６７】
次に、効果を説明する。
【００６８】
(1) 車両の走行状態に基づいてエンジン１及びトランスミッション２の駆動力を、電子制御カップリング１０を介して前輪１５，１６に配分する４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記電子制御カップリング１０への指令トルクがゼロから上昇して現在までの間に、指令トルクが所定値α以上のときに、クラッチ入力トルクが所定値α以上になった入力履歴があるか否かを判断する入力履歴判断ステップＳ４８と、前記電子制御カップリング１０に対する現在の指令トルクが所定値α以上か否かを判断する指令トルク判断ステップＳ４７と、前記電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断する入力トルク反転判断ステップＳ４９と、入力履歴条件と指令トルク条件とトルク反転条件とが共に成立すると、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクを算出する異音対策指令トルク算出ステップＳ５０と、算出された異音対策指令トルクを得る指令を電子制御カップリング１０に出力するステップＳ５２と、を備えたため、電子制御カップリング１０のカム機構部分でねじれトルクによりボール４３が食い込んだ状態から解放されるときに発生する異音を未然に防止することができる。
【００６９】
(2) 異音対策指令トルク算出ステップＳ５０は、現在の指令トルクが大きいほど低減量の大きな値を異音対策指令トルクとして算出するため、電子制御カップリング１０のカム機構部分でのボール４３の食い込み状況にかかわらず、確実にボール４３を食い込み状態から解放することができる。
【００７０】
(3) トルクしきい値設定ステップＳ４０は、路面摩擦係数μが高路面摩擦係数を示すほど大きな所定値αに設定するため、旋回時に従駆動輪である前輪１５，１６からの入力トルクレベルが大きく、しかも、変化勾配も大きな高路面摩擦係数路では、早期に異音対策制御を開始することができる。
【００７１】
(4) タイトコーナ旋回時にブレーキング現象を防止するタイトコーナー時伝達トルクを算出するタイトコーナー時伝達トルク算出手段と、算出されたタイトコーナー時伝達トルクと算出された異音対策指令トルクと、のうち低い値を選択するセレクトロー処理ステップＳ５１を設け、ステップＳ５２は、セレクトロー処理により選択された指令トルクを得る指令を電子制御カップリング１０に出力するため、電子制御カップリング１０のカム機構部分で発生する異音を未然に防止することができると共に、タイトコーナーブレーキング現象の発生も併せて防止することができる。
【００７２】
(5) 摩擦クラッチを、電磁ソレノイド２６とアーマチュア３０とパイロットクラッチ３１とパイロットカム３２とメインカム３３とボール３４とメインクラッチ３５とを有し、電磁力によりパイロットクラッチ３１で発生した摩擦トルクをパイロットカム３２に伝達し、この伝達されたトルクをカム溝３２ａ，３３ａに挟まれたボール３４を介して軸方向トルクに増幅・変換し、メインカム３３を介してメインクラッチ３５を押し付けることで電流値に比例した摩擦トルクが発生する電子制御カップリング１０としたため、テーパー面角度を有するカム溝３２ａ，３３ａに挟まれるボール３４の食い込みを解放するときの大きな異音の発生を未然に防止することができる。
【００７３】
(6) 入力トルク反転判断ステップＳ４９は、左前輪速Ｖwflと右前輪速Ｖwfrとの差の絶対値｜△Ｖw｜が、予め決められたトルク反転判断値△Ｖwo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、ＡＢＳ制御等で車両に既設の前輪速センサ２０，２１を用いながら、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く判断することができる。
【００７４】
（第２実施例）
この第２実施例は、検出された舵角θがトルク反転判断値θo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するようにした例である。
【００７５】
すなわち、図１０に示すように、第１実施例装置に対して舵角センサ３７（舵角検出手段）を追加した構成としている。なお、他の構成は図１に示す第１実施例装置と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
次に、作用を説明する。
【００７７】
図１１(a)は第２実施例装置の４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ４９'を除き、図４(a)に示すフローチャートと同様である。
【００７８】
ステップＳ４９'では、舵角により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（請求項７の入力トルク反転判断手段）。
【００７９】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、図１１(b)に示すように、舵角センサ３７により検出された舵角θが、予め決められたトルク反転判断値θo以上となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００８０】
次に、効果を説明する。
【００８１】
この第２実施例の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００８２】
(7) 入力トルク反転判断ステップＳ４９'は、舵角センサ３７により検出された舵角θが、予め決められたトルク反転判断値θo以上になったことで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、ステアリング系制御等で車両に既設の舵角センサ３７を用いながら、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く判断することができる。
【００８３】
（第３実施例）
この第３実施例は、検出された前輪トルクＴfの低下により、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するようにした例である。
【００８４】
すなわち、図１２に示すように、第１実施例装置に対して後輪トルクセンサ３８と前輪トルクセンサ３９（従駆動輪伝達トルク検出手段）を追加した構成としている。ここで、後輪トルクセンサ３８は、クラッチ入力トルクを直接検出する手段として用いることができる。なお、他の構成は図１に示す第１実施例装置と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
次に、作用を説明する。
【００８６】
図１３は第３実施例装置の４ＷＤコントローラ１６で実行されるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ４９"を除き、図４(a)に示すフローチャートと同様である。
【００８７】
ステップＳ４９"では、検出された前輪トルクＴfにより電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したか否かを判断し、YESの場合はステップＳ５０へ移行し、NOの場合はステップＳ４３へ移行する（請求項８の入力トルク反転判断手段）。
【００８８】
ここで、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向の反転は、例えば、前輪トルクセンサ３９により検出された前輪トルクＴfが、予め決められたトルク低下幅、あるいは、予め決められたトルク減少勾配となったときに、トルク入力方向が反転したと判断する。
【００８９】
次に、効果を説明する。
【００９０】
この第３実施例の４輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００９１】
(8) 入力トルク反転判断ステップＳ４９"は、検出された前輪トルクＴfの低下により、電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したと判断するため、トルクの直接検出により電子制御カップリング１０へのトルク入力方向が反転したことを精度良く早期に判断することができる。
【００９２】
また、後輪トルクセンサ３８を設けることで、クラッチ入力トルクを、第１実施例や第２実施例のように、推定により算出する場合に比べ、精度良くクラッチ入力トルク情報を得ることができる。
【００９３】
以上、本発明の４輪駆動車の駆動力配分制御装置を、第１実施例〜第３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、これらの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。
【００９４】
例えば、第１実施例〜第３実施例では、後輪駆動ベースによる駆動力配分制御装置の例を示したが、前輪駆動ベースによる駆動力配分制御装置にも適用することができる。この場合、後退旋回時に異音の防止を達成することができる。
【００９５】
第１実施例〜第３実施例では、摩擦クラッチとして、カム機構を有する電子制御カップリングを用いた例を示したが、例えば、特開平０４−１０３４３３号公報に記載されているように、制御油圧により締結される多板クラッチを用いたものにも適用することができる。この場合、クラッチプレート間での張り付きが引き剥がされるときに発生する異音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図２】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた電子制御カップリングを示す断面図である。
【図３】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた電子制御カップリングのカム機構を示す作用説明図である。
【図４】４輪駆動車の駆動力配分制御装置に用いられた４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理とタイトコーナー時伝達トルク算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】路面摩擦係数μに対して所定値αを設定する特性例を示す図である。
【図６】旋回時の左前輪速と右前輪速の特性及び左右前輪速差特性図である。
【図７】異音対策もタイトコーナー対策もなされていない４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図８】タイトコーナー対策のみがなされている４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図９】第１実施例装置を搭載した４輪駆動車での旋回発進時における後輪トルク、前輪トルク、カップリング指令トルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図１０】第２実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図１１】第２実施例装置における４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートと舵角特性図である。
【図１２】第３実施例における４輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。
【図１３】第３実施例装置における４ＷＤコントローラで行われるカップリング伝達トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ トランスミッション
３ リア側プロペラシャフト
４ リア側ディファレンシャル
５，６ リア側ドライブシャフト
７，８ 左右の後輪（主駆動輪）
９ トランスファ
１０ 電子制御カップリング（摩擦クラッチ）
１１ フロント側プロペラシャフト
１２ フロント側ディファレンシャル
１３，１４ フロント側ドライブシャフト
１５，１６ 左右の前輪（従駆動輪）
１７ ４ＷＤコントローラ
１８ ＡＢＳコントローラ
１９ エンジンコントローラ
２０ 左前輪速センサ（左輪速検出手段）
２１ 右前輪速センサ（右輪速検出手段）
２２ 左後輪速センサ
２３ 右後輪速センサ
２４ アクセル開度センサ
２５ エンジン回転数センサ
２６ 電磁ソレノイド
２７ クラッチ入力軸
２８ クラッチ出力軸
２９ クラッチハウジング
３０ アーマチュア
３１ パイロットクラッチ
３２ パイロットカム
３２ａ カム溝
３３ メインカム
３３ａ カム溝
３４ ボール
３５ メインクラッチ
３６ ニードルベアリング
３７ 舵角センサ（舵角検出手段）
３８ 後輪トルクセンサ
３９ 前輪トルクセンサ（従駆動輪伝達トルク検出手段）
Claims (8)
- 車両の走行状態に基づいて駆動源の駆動力を、摩擦クラッチを介して従駆動輪に配分する４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記摩擦クラッチへの入力トルクが反転したときに異音が発生し得る下限トルクをトルクしきい値として設定するトルクしきい値設定手段と、
前記駆動源から前記摩擦クラッチに入力されるトルクを検出するクラッチ入力トルク検出手段と、
前記摩擦クラッチへの指令トルクがゼロから上昇して現在までの間に、指令トルクがトルクしきい値以上のときに、前記クラッチ入力トルクがトルクしきい値以上になった入力履歴があるか否かを判断する入力履歴判断手段と、
前記摩擦クラッチに対する現在の指令トルクがトルクしきい値以上か否かを判断する指令トルク判断手段と、
前記摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したか否かを判断する入力トルク反転判断手段と、
入力履歴条件と指令トルク条件とトルク反転条件とが共に成立すると、現在の指令トルクを低減した異音対策指令トルクを算出する異音対策指令トルク算出手段と、
前記異音対策指令トルク算出手段により算出された異音対策指令トルクを得る指令を前記摩擦クラッチに出力するクラッチ指令トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記異音対策指令トルク算出手段は、現在の指令トルクが大きいほど低減量の大きな値を異音対策指令トルクとして算出することを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１または請求項２の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記トルクしきい値設定手段は、路面摩擦係数検出値が高路面摩擦係数を示すほど大きなトルクしきい値に設定することを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
タイトコーナー旋回時にブレーキング現象を防止するタイトコーナー時伝達トルクを算出するタイトコーナー時伝達トルク算出手段と、
前記タイトコーナー時伝達トルク算出手段により算出されたタイトコーナー時伝達トルクと、前記異音対策指令トルク算出手段により算出された異音対策指令トルクと、のうち低い値を選択するセレクトロー処理手段と、を設け、
前記クラッチ指令トルク制御手段は、セレクトロー処理手段により選択された指令トルクを得る指令を前記摩擦クラッチに出力することを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記摩擦クラッチは、電磁ソレノイドとアーマチュアとパイロットクラッチとパイロットカムとメインカムとボールとメインクラッチとを有し、
電磁力によりパイロットクラッチで発生した摩擦トルクをパイロットカムに伝達し、この伝達されたトルクをカム溝に挟まれたボールを介して軸方向トルクに増幅・変換し、メインカムを介してメインクラッチを押し付けることで電流値に比例した摩擦トルクが発生する電子制御カップリングであることを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
左輪速及び右輪速を検出する左輪速検出手段及び右輪速検出手段を設け、
前記入力トルク反転判断手段は、左輪速と右輪速との差の絶対値が設定値以上になったことで、摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したと判断する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前輪舵角を検出する舵角検出手段を設け、
前記入力トルク反転判断手段は、舵角検出値が設定値以上になったことで、摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したと判断する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載された４輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記摩擦クラッチを介して従駆動輪へ伝達されるトルクを検出する従駆動輪伝達トルク検出手段を設け、
前記入力トルク反転判断手段は、従駆動輪伝達トルクの低下により、摩擦クラッチへのトルク入力方向が反転したと判断する手段であることを特徴とする４輪駆動車の駆動力配分制御装置。
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