JP5039000B2 - 駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動力を複数のモードで制御自在な駆動力制御装置に関する。

近年、車両の駆動力を複数のモードで制御自在な駆動力制御装置が提案され、例えばアクセル操作に対するエンジンの出力特性をモードに応じて切り換えるものや、４輪駆動車における前後駆動力配分制御や、左右輪の差動制限制御等の車両の駆動力の伝達制御には、駆動力配分に複数のモードを設定して制御自在な技術が提案され、実用化されている。

このような複数のモードを有する駆動力制御装置を備えた車両では、一旦、車両を停車し、エンジンを停止した後、路面状況の変化やドライバが替わった際に、状況に合わないモード選択がなされたままになっていると好ましくない。例えば、車両の運転状態に応じて差動制限力を自動的に設定するオートモードの中でも差動制限力を弱めに設定するモード、或いは、ドライバが任意に差動制限力を設定するマニュアルモードのままだと滑りやすい路面で十分な差動制限力が得られず発進できなかったり、車両が不安定になったりすることがある。逆に、オートモードの中でも強めに差動制限力を設定するモードのままだと、差動制限力が強すぎて、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ；Anti-lock Brake System）等のブレーキ制御が適切に働かなくなる虞がある。

そこで、例えば、特開２００４−１４２６６８号公報では、４輪駆動車の前軸と後軸との間にクラッチ手段を配設して、前輪側の回転数と後輪側の回転数との差動制限制御を行う車両の差動制限制御装置において、車両の走行状態に応じて自動でクラッチ手段の締結力を演算設定するオートモードと、クラッチ手段に手動により選択した締結力を設定するマニュアルモードとを備え、イグニッションスイッチがＯＮされた初期状態では、マニュアルモードによるクラッチ手段の締結力が新たに選択されるまでは、オートモードに設定する車両の差動制限制御装置が開示されている。
特開２００４−１４２６６８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される技術では、例えば、発進時や車両スピン時に発生するドライバの意志によらないエンジンストール等が生じると、その都度、モードの初期化が行われてしまうため、ドライバは、再び、好みのモードを選択し直さなければならず、煩わしく感じ、扱い難い装置となってしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバの意図しないモード切替を抑制し、操作性が良く、扱い易い駆動力制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、複数のモードから選択手段により選択されたモードで車両の駆動力を制御する駆動力制御装置において、エンジン停止後に上記モードを予め設定した初期モードに自動的に変更するモードリセット手段と、エンジンが停止してから予め設定した時間が経過するまでは、上記モードリセット手段の変更を禁止する禁止手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による駆動力制御装置によれば、ドライバの意図しないモード切替を抑制し、操作性が良く、扱い易いという、優れた効果を奏する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両全体の駆動系の概略構成を示す説明図、図２はセンタデファレンシャル差動制限制御部の機能ブロック図、図３は前後駆動力配分制御プログラムのフローチャートである。

図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスミッション出力軸２ａを経てセンタデファレンシャル装置３に伝達される。そして、センタデファレンシャル装置３から後輪側には、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、前輪側には、トランスファドライブギヤ８、トランスファドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力される。ここで、自動変速装置２、センタデファレンシャル装置３および前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。

後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３RLを経て左後輪１４RLに伝達される一方、後輪右ドライブ軸１３RRを経て右後輪１４RRに伝達される。また、前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３FLを経て左前輪１４FLに伝達される一方、前輪右ドライブ軸１３FRを経て右前輪１４FRに伝達される。

センタデファレンシャル装置３は、入力側のトランスミッション出力軸２ａに大径の第１のサンギヤ１５が形成されており、この第１のサンギヤ１５が小径の第１のピニオン１６と噛合して第１の歯車列が構成されている。

また、後輪への出力を行うリヤドライブ軸４には、小径の第２のサンギヤ１７が形成されており、この第２のサンギヤ１７が大径の第２のピニオン１８と噛合して第２の歯車列が構成されている。

第１のピニオン１６と第２のピニオン１８は、ピニオン部材１９に一体に形成されており、複数（例えば３個）のピニオン部材１９が、キャリア２０に設けた固定軸に回転自在に軸支されている。そして、このキャリア２０の前端には、トランスファドライブギヤ８が連結され、前輪への出力が行われる。

また、キャリア２０には、前方からトランスミッション出力軸２ａが回転自在に挿入される一方、後方からはリヤドライブ軸４が回転自在に挿入されて、空間中央に第１のサンギヤ１５と第２のサンギヤ１７を格納している。そして、複数のピニオン部材１９の各第１のピニオン１６が第１のサンギヤ１５に、各第２のピニオン１８が第２のサンギヤ１７に、共に噛合されている。

こうして、入力側の第１のサンギヤ１５に対し、第１，第２のピニオン１６，１８、及び、第２のサンギヤ１７を介して後輪側の回転軸とし、第１，第２のピニオン１６，１８のキャリア２０を介して前輪側の回転軸として噛み合い構成され、リングギヤの無い複合プラネタリギヤを成している。

そしてかかる複合プラネタリギヤ式センタデファレンシャル装置３は、第１，第２のサンギヤ１５，１７、および、これらサンギヤ１５，１７の周囲に複数個配置される第１，第２のピニオン１６，１８の歯数を適切に設定することで差動機能を有する。

また、第１，第２のピニオン１６，１８と第１，第２のサンギヤ１５，１７との噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分を所望の配分（例えば、後輪偏重にした不等トルク配分）にする。

センタデファレンシャル装置３は、第１，第２のサンギヤ１５，１７と第１，第２のピニオン１６，１８とを例えばはすば歯車にし、第１の歯車列と第２の歯車列のねじれ角を異にしてスラスト荷重を相殺させることなくスラスト荷重を残留させる。更に、ピニオン部材１９の両端で発生する摩擦トルクを、第１，第２のピニオン１６，１８とキャリア２０に設けた固定軸の表面に噛み合いによる分離、接線荷重の合成力が作用し摩擦トルクが生じるように設定する。こうして、入力トルクに比例した差動制限トルクを得られるようにすることで、このセンタデファレンシャル装置３自体によっても差動制限機能が得られるようになっている。

また、センタデファレンシャル装置３の２つの出力部材、すなわちキャリア２０とリヤドライブ軸４との間には、前後輪間の駆動力配分を可変する、多板クラッチを採用したセンタデフクラッチ（トランスファクラッチ）２１が設けられている。そして、このトランスファクラッチ２１の締結力を制御することで、前後輪のトルク配分が、前後５０：５０の直結による４ＷＤから、センタデファレンシャル装置３によるトルク配分比（例えば前後４１：５９）の範囲で可変制御することが可能となっている。

トランスファクラッチ２１は、複数のソレノイドバルブを擁した油圧回路で構成するセンタデフクラッチ駆動部６０と接続されており、このセンタデフクラッチ駆動部６０で発生される油圧で解放、連結が行われる。そして、センタデフクラッチ駆動部６０を駆動させる制御信号（各ソレノイドバルブに対する出力信号）は、後述のセンタデファレンシャル差動制限制御部５０から出力される。

一方、後輪終減速装置７は、ベベルギヤ式の差動機構部２２と、この左右輪間の差動制限を行う、多板クラッチを採用したリヤデフクラッチ２３を備えて構成されており、リヤデフクラッチ２３は、ドライブピニオン６が噛合されるリングギヤ２４が固定されたデフケース２５と後輪右ドライブ軸１３RRとの間に設けられている。

また、前輪終減速装置１１も、後輪終減速装置７と略同様に構成され、ベベルギヤ式の差動機構部２６と、この左右輪間の差動制限を行う、多板クラッチを採用したフロントデフクラッチ２７を備えて構成されている。そして、フロントデフクラッチ２７は、フロントドライブ軸１０のドライブピニオンが噛合されるリングギヤ２８が固定されたデフケース２９と前輪右ドライブ軸１３FRとの間に設けられている。

上述のセンタデファレンシャル差動制限制御部５０には、制御に必要な信号が後述の如く各センサ類から入力される。
すなわち、各車輪１４FL，１４FR，１４RL，１４RRの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが車輪速度センサ３１FL，３１FR，３１RL，３１RRにより検出されて、センタデファレンシャル差動制限制御部５０に入力される。また、センタデファレンシャル差動制限制御部５０には、車両に生じている横加速度Ｇyが横加速度センサ３２から入力される。更に、車両には、図示しないブレーキペダルの踏み込み時にＯＮするブレーキスイッチ３３が設けられており、このブレーキスイッチ３３からのＯＮ−ＯＦＦ信号も、センタデファレンシャル差動制限制御部５０に入力される。また、車両のイグニッションスイッチ３４のＯＮ−ＯＦＦ信号もセンタデファレンシャル差動制限制御部５０に入力される。更に、車両には、この車両のトランスファクラッチ２１による前後駆動力配分制御を車両の運動状態に応じて自動で行う（４ＷＤオートモード）か、或いは、ドライバが好みの配分で手動で行う（４ＷＤマニュアルモード）かの選択を行うモード切換スイッチ３５が設けられており、このモード切換スイッチ３５からの選択信号がセンタデファレンシャル差動制限制御部５０に入力される。そして、ドライバが４ＷＤマニュアルモードを選択した際には、ドライバは特性変更ダイヤル３６を操作することにより、トランスファクラッチ２１の締結力をフリー状態からロック状態の間で自由に選択するようになっている。また、ドライバが現在選択している前後駆動力配分制御（４ＷＤオートモード或いは４ＷＤマニュアルモード）は、インストルメントパネルのコンビネーションメータ内に所定に設けた表示ランプ３７を点灯させることにより、ドライバに報知するように構成されている。また、車両には、制動時における車輪のロックを防止する公知のＡＢＳが搭載されており、このＡＢＳ制御装置３８からのＡＢＳの作動状態を示す信号（ＡＢＳ作動時にＯＮとなる信号）も、センタデファレンシャル差動制限制御部５０に入力される。

センタデファレンシャル差動制限制御部５０は、マイクロコンピュータとその周辺回路とで構成され、図２に示すように、車速演算部５１、４ＷＤオートモード制御演算部５２、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３、モード設定部５４、クラッチトルク演算部５５から主要に構成されている。

車速演算部５１は、４輪の車輪速センサ、すなわち各車輪速度センサ３１FL，３１FR，３１RL，３１RRから各車輪１４FL，１４FR，１４RL，１４RRの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが入力され、例えばこれらの平均を演算することにより車速Ｖ（＝（ωfl，ωfr，ωrl，ωrr）／４）を演算し、４ＷＤオートモード制御演算部５２に出力する。

４ＷＤオートモード制御演算部５２は、各車輪速度センサ３１FL，３１FR，３１RL，３１RRから各車輪１４FL，１４FR，１４RL，１４RRの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが、横加速度センサ３２から横加速度Gyが、ブレーキスイッチ３３からブレーキスイッチ信号が、車速演算部５１から車速Ｖが、モード設定部５４から演算値の出力実行命令の信号が入力される。

この４ＷＤオートモード制御演算部５２は、例えば、本出願人が特開２００４−１４２６６８号公報で開示した技術で、クラッチトルクＴlsdfbを演算するものである。具体的には、前後軸間の目標差動回転数Δωctrft、Δωctrrt、前輪側の左右輪間の目標差動回転数ΔωFtt、後輪側の左右輪間の目標差動回転数ΔωRrtを演算し、前後軸間の実差動回転数Δωctrf、Δωctrr、前輪側の左右輪間の実差動回転数ΔωFt、後輪側の左右輪間の実差動回転数ΔωRrを演算する。そして、これらそれぞれの偏差εctrf、εctrr、εFt、εRrを求め、少なくとも該偏差の積分項に関する極性を用いて切り替え関数を構成し、スライディングモード制御を適応し、これに更に偏差比例分を考慮して、クラッチトルクＴlsdfbを演算する。こうして、演算したクラッチトルクＴlsdfbは、モード設定部５４から演算値の出力実行命令が入力された際に、クラッチトルク演算部５５に出力される。

尚、４ＷＤオートモード制御演算部５２におけるクラッチトルクＴlsdfbの設定は、上述の手法に限定するものではなく、例えば、スロットル開度に応じて、予め実験等により設定しておいたマップを参照してトランスファクラッチ２１に対するフィードフォワード制御によるクラッチトルクを求める構成のもの等、他の手法によるものであっても良い。

４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３は、特性変更ダイヤル３６からダイヤル位置の信号が、モード設定部５４から演算値の出力実行命令の信号が入力される。そして、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３は、モード設定部５４から演算値の出力実行命令が入力された際に、ドライバが設定した特性変更ダイヤル３６のダイヤル位置に対応するクラッチトルクＴlsdhをクラッチトルク演算部５５に出力する。

モード設定部５４は、イグニッションスイッチ３４からイグニッションスイッチ３４のＯＮ−ＯＦＦ信号が、モード切換スイッチ３５からドライバが選択した前後駆動力配分制御の信号（４ＷＤオートモードか、或いは、４ＷＤマニュアルモードの選択信号）が入力される。

そして、モード設定部５４は、基本的には、モード切換スイッチ３５からの信号に従って、４ＷＤオートモード制御演算部５２か、或いは、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３に対して演算値の出力実行命令を出力するが、エンジン停止後は、設定されているモードを予め設定した初期モード（４ＷＤオートモード）に自動的に変更するモードリセット機能を有している。この際、エンジン１が停止してから予め設定した時間（例えば、３０秒〜１分）が経過するまでは、モードリセットの変更を禁止するようになっている。このように、モード設定部５４は、選択手段、モードリセット手段、及び、禁止手段としての機能を有して構成されている。

クラッチトルク演算部５５は、ブレーキスイッチ３３からＯＮ−ＯＦＦ信号が、ＡＢＳ制御装置３８からＯＮ−ＯＦＦ信号が、４ＷＤオートモード制御演算部５２からクラッチトルクＴlsdfb（モード設定部５４から出力実行命令があった際）が、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３からクラッチトルクＴlsdh（モード設定部５４から出力実行命令があった際）が、それぞれ入力される。

そして、入力された４ＷＤオートモード制御演算部５２からクラッチトルクＴlsdfb、或いは、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３からクラッチトルクＴlsdhの信号をクラッチトルクＴlsdの信号に変換し、センタデフクラッチ駆動部６０に出力する。

ここで、ＡＢＳ制御装置３８からＯＮ信号、すなわちＡＢＳ作動中の信号がある場合は、ＡＢＳ制御との干渉を防止するため、クラッチトルクＴlsdは、予め設定しておいた一定値ＣABSとする。また、ブレーキスイッチ３３からブレーキスイッチのＯＮ信号がある場合も、このブレーキ状態との干渉を防止するため、クラッチトルクＴlsdは、予め設定しておいた一定値Ｃbrkとする。

次に、上述の構成のセンタデファレンシャル差動制限制御部５０における前後駆動力配分制御を図６のフローチャートで説明する。このフローチャートは、イグニッションスイッチ３４がＯＮされると所定時間毎に実行されるフローチャートで、まず、Ｓ１０１で必要なパラメータを読み込み、Ｓ１０２でイグニッションスイッチ３４が未だＯＮ状態か否か判定する。

このＳ１０２の判定で、イグニッションスイッチ３４がＯＮの場合には、ルーチンを抜けて再びＳ１０１に戻り、イグニッションスイッチ３４がＯＦＦの場合にはＳ１０３に進む。

Ｓ１０３では、モード切換スイッチ３５から信号が入力されたか否か判定し、モード切換スイッチ３５から信号が入力された場合は、Ｓ１０４に進み、ドライバがモード切換スイッチ３５で選択した前後駆動力配分制御が４ＷＤマニュアルモードか否か判定する。

この判定の結果、４ＷＤマニュアルモードの場合は、Ｓ１０５に進み、前後駆動力配分制御を４ＷＤマニュアルモードに設定し、モード表示ランプ３７にて４ＷＤマニュアルモードであることを表示させる。この場合、例えば、４ＷＤオートモードの場合にモード表示ランプ３７を点灯させるものでは、モード表示ランプ３７を消灯させる。

そして、Ｓ１０６に進んで、モード設定部５４は、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３に対して特性変更ダイヤル３６でドライバが設定したクラッチトルクの出力実行命令を出力し、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３にクラッチトルクＴlsdhをクラッチトルク演算部５５に出力させ、クラッチトルク演算部５５は、入力されたクラッチトルクＴlsdhを、ブレーキスイッチ３３のＯＮ−ＯＦＦ状態や、ＡＢＳ制御装置３８のＯＮ−ＯＦＦ状態に応じて出力する。

また、上述のＳ１０４の判定の結果、ドライバがモード切換スイッチ３５で選択した前後駆動力配分制御が４ＷＤオートモードの場合は、Ｓ１０８に進み、前後駆動力配分制御を４ＷＤオートモードに設定し、モード表示ランプ３７にて４ＷＤオートモードであることを表示させる。

そして、Ｓ１０９に進み、モード設定部５４は、４ＷＤオートモード制御演算部５２に対して演算値の出力実行命令を出力し、４ＷＤオートモード制御演算部５２で演算したクラッチトルクＴlsdfbをクラッチトルク演算部５５に出力させ、クラッチトルク演算部５５は、入力されたクラッチトルクＴlsdfbを、ブレーキスイッチ３３のＯＮ−ＯＦＦ状態や、ＡＢＳ制御装置３８のＯＮ−ＯＦＦ状態に応じて出力する。

一方、Ｓ１０３で、モード切換スイッチ３５から信号が入力されていない場合は、Ｓ１０７に進み、エンジン停止後、設定時間（例えば、３０秒〜１分）が経過したか否か判定される。

そして、この判定の結果、設定時間が経過しているのであれば、モードをリセットするべく、Ｓ１０８に進み、４ＷＤオートモードに設定し、Ｓ１０９に進んで４ＷＤオートモード制御を実行させる。逆に、設定時間が経過していないのであれば、モードのリセットを行わせることなく、Ｓ１０４からの処理を繰り返させる。

以上のように本発明の実施の形態によれば、センタデファレンシャル差動制限制御部５０において、モード設定部５４は、基本的には、モード切換スイッチ３５からの信号に従って、４ＷＤオートモード制御演算部５２か、或いは、４ＷＤマニュアルモード制御演算部５３に対して演算値の出力実行命令を出力するが、エンジン停止後は、設定されているモードを予め設定した初期モード（４ＷＤオートモード）に自動的に変更するモードリセット機能を有している。この際、エンジン１が停止してから予め設定した時間（例えば、３０秒〜１分）が経過するまでは、モードリセットの変更を禁止する。このため、例えば、発進時や車両スピン時に、ドライバの意志によらないエンジンストール等が生じたとしても、ドライバにより選択されたモードが維持されるため、ドライバの意図しないモード切替が抑制され、操作性が良く、扱い易いという効果を奏する。

また、予め設定した時間が経過した後は、初期モード（４ＷＤオートモード）にリセットされるため、前回停止時の路面状況や走行条件から変化しても、適切なモードで、車両挙動を安定させて走行することが可能となる。

尚、本実施の形態では、駆動力配分のモードが、オートモードとマニュアルモードの２つのモードの場合で説明したが、より複数のモードを有する場合であっても本発明は適用できる。例えば、第１のオートモード、第２のオートモード（第１のオートモードより差動制限力を弱めてよりシャープな回頭性をもたらすモード）、第３のオートモード（第１のオートモードより差動制限力を強めてより高いトラクション性能を確保するモード）、マニュアルモードを有し、リセット時には、第１のオートモードにリセットされるようにする。この際、エンジン１が停止してから予め設定した時間（例えば、３０秒〜１分）が経過するまでは、モードリセットの変更を禁止する。

また、本実施の形態では、前後駆動力配分制御を例に説明しているが、前輪、或いは、後輪における左右輪間の差動制限力制御装置でモード切替する場合においても適用できることは云うまでもない。

更に、通常運転に適した、或いは、パワーを抑制する等の駆動力特性を制御する駆動力制御装置でモード切替する場合においても適用できることは云うまでもない。

車両全体の駆動系の概略構成を示す説明図 センタデファレンシャル差動制限制御部の機能ブロック図 前後駆動力配分制御プログラムのフローチャート

符号の説明

１ エンジン
３ センタデファレンシャル装置
２１ トランスファクラッチ
３４ イグニッションスイッチ
３５ モード切換スイッチ
３６ 特性変更ダイヤル
５０ センタデファレンシャル差動制限制御部
５１ 車速演算部
５２ ４ＷＤオートモード制御演算部
５３ ４ＷＤマニュアルモード制御演算部
５４ モード設定部（選択手段、モードリセット手段、禁止手段）
５５ クラッチトルク演算部
６０ センタデフクラッチ駆動部

Claims (4)

1. 複数のモードから選択手段により選択されたモードで車両の駆動力を制御する駆動力制御装置において、
   エンジン停止後に上記モードを予め設定した初期モードに自動的に変更するモードリセット手段と、
   エンジンが停止してから予め設定した時間が経過するまでは、上記モードリセット手段の変更を禁止する禁止手段と、
   を備えたことを特徴とする駆動力制御装置。
2. 上記駆動力制御装置は、複数のモードから選択手段により選択されたモードで一方の駆動軸と他方の駆動軸との駆動力配分を制御自在であることを特徴とする請求項１記載の駆動力制御装置。
3. 上記駆動力配分制御は、一方の駆動軸と他方の駆動軸の間の差動制限力を制御するものであって、上記複数のモードは、少なくとも車両の運転状態に応じて上記差動制限力を演算して自動的に設定する自動モードを含むことを特徴とする請求項２記載の駆動力制御装置。
4. 上記複数のモードは、少なくとも上記差動制限力をドライバが任意に設定する手動モードを含むことを特徴とする請求項３記載の駆動力制御装置。

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