JP4807326B2 - ４輪駆動制御装置 - Google Patents

Description

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。

従来の４輪駆動制御装置としては、例えば特許文献１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。
特開２０００−８５３９３号公報

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。

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。

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を備え、
前記クラッチ制御手段は、前記前輪と前記後輪との回転速度差に基づき、前記トルク分配クラッチの伝達トルクを制御し、前記駆動力低減手段は、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、且つ前記前輪と前記後輪との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。

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。

さらにまた、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。

なおさらに、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。

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。

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、且つ前記前輪と前記後輪との回転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、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す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。
また、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源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。

さらに、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。

さらにまた、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。

なおさらに、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。
また、請求項６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。

さらに、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。

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。

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Ｖｗ_FL〜Ｖｗ_RR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Ｖｃ_F 及び出力側回転速度Ｖｃ_R 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。

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。

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Ｖｗ_FL，Ｖｗ_FRの平均速度Ｖｗ_F を算出すると共に、後輪側の車輪速度Ｖｗ_RL，Ｖｗ_RRの平均速度Ｖｗ_R 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Ｖｗ_F 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Ｔ_ETS を算出する。

次いで、ステップＳ４に移行して、算出した伝達トルクＴ_ETS が予め設定した最大伝達トルクＴ_MAX を超えたか否かを判定し、Ｔ_ETS ＞Ｔ_MAX であるときにはステップＳ５に移行して、最大伝達トルクＴ_MAX を伝達トルクＴ_ETS として設定してからステップＳ６に移行し、Ｔ_ETS ≦Ｔ_MAX 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Ｔ_ETS 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Ｔ_MAX 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Ｔ_OK以上であるか否かを判定し、Ｔ_ETS ≧Ｔ_OK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Ｖｃ_F 及びＶｃ_R を読込み、入力側回転速度Ｖｃ_F から出力側回転速度Ｖｃ_R 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Ｔ_OK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。

次いで、ステップＳ８に移行して、トルク低減許可フラグＦ_OK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ΔＶ_ON以上であるか否かを判定し、ΔＶｃ≧ΔＶ_ON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Ｆ_DOWN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Ｔ_ETS を保持伝達トルクＴ_ETS0として設定してからステップＳ１２に移行する。

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Ｔ_ER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Ｔ_E ^* を算出してからステップＳ１３に移行する。
Ｔ_E ^* ＝Ｔ_ER−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。

ステップＳ１３では、算出したエンジントルク目標値Ｔ_E ^* がトルク分配クラッチ６の最大伝達トルクＴ_MAX 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Ｔ_EL未満であるか否かを判定し、Ｔ_E ^* ＜Ｔ_EL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Ｔ_E ^* を駆動トルク下限値Ｔ_ELに設定してからステップＳ１５に移行し、Ｔ_E ^* ≧Ｔ_ELであるときには直接ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、算出した伝達トルクＴ_ETS 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Ｔ_E ^* 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＜ΔＶ_ON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ΔＶ_ONより小さい値に設定されたトルク低減終了閾値Ｔ_OFF 以下であるか否かを判定し、ΔＶｃ＞ΔＶ_OFF であるときには後述するステップＳ２２に移行し、ΔＶｃ≦ΔＶ_OFF であるときにはステップＳ１７に移行する。

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Ｔ_ERをエンジントルク目標値Ｔ_E ^* 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Ｔ_ETS 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Ｔ_E ^* 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。

このステップＳ１９では、駆動トルク低減フラグＦ_DOWN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、Ｔ_ETS ＜Ｔ_OKであるときには、ステップＳ２０に移行して、伝達トルクＴ_ETS 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Ｆ_OKを"０"にリセットしてからリターンへ至る。

また、ステップＳ１６の判定結果が、ΔＶｃ＞ΔＶ_OFF であるときにはステップＳ２２に移行し、トルク低減フラグＦ_DOWNが"１"にセットされているか否かを判定し、Ｆ_DOWN＝"１"であるときには前記ステップＳ１１に移行し、Ｆ_DOWN＝"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。

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Ｔ_ER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Ｔ_ETS 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Ｆ_OK及びトルク低減フラグＦ_DOWN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。

この停止状態では、伝達トルクＴ_ETS が"０"に設定されており、トルク低減許可閾値Ｔ_OK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Ｔ_ETS 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。

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Ｔ_ERが図４（ｂ）に示すように増加し、このエンジン駆動トルクＴ_ER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Ｔ_ETS 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Ｔ_ER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。

この発進状態では、エンジン駆動トルクＴ_ETS がトルク低減許可閾値Ｔ_OK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。

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Ｔ_ETS がトルク低減許可閾値Ｔ_OK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Ｆ_OK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ΔＶ_ON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ΔＶ_OFF 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Ｔ_E ^* 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Ｔ_ERが出力されると共に、伝達トルクＴ_ETS 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。

その後、時点ｔ２でトルク分配クラッチ６の伝達トルクＴ_ETS が最大トルクＴ_MAX に達すると、伝達トルクＴ_ETS が最大トルクＴ_MAX 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ΔＶ_ON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Ｆ_DOWN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Ｔ_ETS (n-1) を今回の伝達トルクＴ_ETS (n) に設定し、伝達トルクＴ_ETS 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Ｔ_ER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Ｔ_E ^* 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Ｔ_E ^*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Ｔ_AP0 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。

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Ｔ_E ^* 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Ｔ_EL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Ｔ_E ^* が駆動トルク下限値Ｔ_EL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ΔＶ_ON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ΔＶ_OFF 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Ｆ_DOWN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Ｔ_ETS 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。

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ΔＶ_OFF 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Ｔ_E ^* がアクセルペダルの踏込量に応じた要求トルクＴ_AP0 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Ｔ_AP0 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Ｆ_DOWNが"０"にリセットされ、その後、時点ｔ６で、伝達トルクＴ_ETS がトルク低減許可閾値Ｔ_OK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Ｔ_ETS のみを制御する状態に復帰する。

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Ｔ_ETS がトルク低減許可閾値Ｔ_OK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ΔＶ_ON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Ｔ_ETS 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。

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Ｔ_EL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Ｔ_MAX を最適状態に設定する必要がある。

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。

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Ｔ_MAX で決まる一定値に設定する。

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Ｔ_MAX 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。

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Ｔ_MAX 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Ｔ_MAX 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。

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Ｔ_OKをトルク分配クラッチ６の最大伝達トルクＴ_MAX 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Ｔ_OKを最大伝達トルクＴ_MAX 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。

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ΔＶ_ONより小さく、ΔＶ_OFF より大きく、Ｆ_DOWN＝"１"の場合にはステップＳ１２でエンジントルク目標値Ｔ_E ^* を実際の駆動トルクＴ_ER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Ｔ_AP0 ＞Ｔ_E ^* の時はエンジントルク目標値Ｔ_E ^* 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。

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。

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Ｔ_ETS 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Ｔｃ_ON以上となったか否かを判定し、Ｔｃ＜Ｔｃ_ONであるときにはステップＳ３３に移行して、伝達トルクＴ_ETS 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≧Ｔｃ_ONであるときにはステップＳ３４に移行する。

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Ｔ_ER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Ｔ_E ^* を算出する。
Ｔ_E ^* ＝Ｔ_ER−ΔＴ_E …………（２）
ここで、ΔＴ_E は温度センサ２１で検出した温度をもとに図９に示すΔＴ_E 算出マップを参照して算出する。このΔＴ_E 算出マップは、図９に示すように、横軸に温度を、縦軸にΔＴ_E をとったときに、温度がＴｃ₁ まで上昇する間はΔＴ_Eが緩やかに増加し、その後温度がＴｃ₂ まで上昇する間はΔＴ_E が比較的大きく増加し、その後はΔＴ_E がさらに大きく増加するように設定されている。また、ΔＴ_E 算出マップから算出する代わりにΔＴ_E 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。

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Ｔ_E ^* が駆動トルク下限値Ｔ_EL未満であるか否かを判定し、Ｔ_E ^* ＜Ｔ_EL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Ｔ_E ^* として駆動トルク下限値Ｔ_ELを設定してからステップＳ３７に移行し、Ｔ_E ^* ≧Ｔ_EL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Ｔ_E ^* 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。

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Ｔｃ_ON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Ｔ_ETS 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Ｔｃ_ON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Ｔ_E ^* 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。

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。

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。

本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。 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。 関数α算出用制御マップを示す説明図である。 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。 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。 本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。 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。 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。 ΔＴ_E 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)

1. 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を備え、
   前記クラッチ制御手段は、前記前輪と前記後輪との回転速度差に基づき、前記トルク分配クラッチの伝達トルクを制御し、前記駆動力低減手段は、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、且つ前記前輪と前記後輪との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。
2. 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。
3. 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記載の４輪駆動制御装置。
4. 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。
5. 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。
6. 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。

Images