JP5206229B2 - 前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置 - Google Patents

前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置に関する。
四輪駆動車を代表例とする前後輪駆動車には、前後両輪駆動と前後輪のいずれかとの駆動を適宜切換えるパートタイム方式、常時前後輪を駆動するフルタイム方式、前後両輪駆動状態と前後輪のいずれかの駆動状態との間を遷移するスタンバイ方式とがある。
スタンバイ方式の前後輪駆動車においては、駆動源からの駆動力を前後輪のいずれか一方側へ伝達するとともに、前後輪のいずれか他方側へは駆動力伝達装置を介して伝達するように構成されている。また、当該前後輪駆動車においては、車両の状況に応じて、前輪側および後輪側に対する駆動力(トルク)の配分率を制御する駆動力配分制御装置を備えている(特許文献1,2を参照)。
特許文献1にて提案されている四輪駆動車に搭載されている駆動力配分制御装置は、車両状況に応じて前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を通常に制御するとともに、必要時には、駆動力の配分率を低減して車輪の制動力を制御して走行安定性を図るものである。当該制御方式は、一般には、トラクションコントロールシステムと称している。
また、特許文献2にて提案されている四輪駆動車に搭載されている駆動力配分制御装置は、駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、例えば、過剰の負荷によりトランスファ潤滑油や、ディファレンシャル潤滑油が過熱状態になったとき、これに対応してトルクの配分率を低減して、発熱が増大する部位の過熱の抑制を図るものである。
特開2003−127690号公報 特開2003−136990号公報
ところで、当該駆動力配分制御装置を搭載した四輪駆動車等の前後輪駆動車のうちには、運転者が当該駆動力配分制御装置の制御機能を無効に切替えて、運転者の思い通りの運転を楽しむことを意図した車両がある。このような車両においても、駆動力伝達系に異常状態が発生したときには、これに対処することが望まれる。本発明の目的は、これに対処することにある。
本発明は、前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置に関する。本発明が適用対象とする駆動力配分制御装置は、前輪側および後輪側へ駆動力を配分する駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置である。
しかして、本発明に係る駆動力配分制御装置は、当該車両に搭載されている車輪速検出手段およびスロットル開度検出手段から出力される検出信号に基づき車輪の制動力を制御して車両の走行安定性を高める第1の制御手段と、前記第1の制御手段の制御機能が運転者により無効状態に切替えられている場合に駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、当該車両に搭載されている異常検出手段から出力される検出信号に基づき前記第1の制御手段を有効に機能させる第2の制御手段を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る駆動力配分制御装置においては、前記異常状態を、駆動力伝達系の過熱状態またはスロットル開度検出手段の異常状態に規定することができる。
本発明に係る駆動力配分制御装置においては、運転者が車両の走行安定性を高めるべく機能する第1の制御手段を無効状態に切替えて運転中に、駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、第2の制御手段が第1の制御手段を有効に機能させることから、第1の制御手段の作動によって、車両の走行安定性を高めることができる。
本発明は、前後輪駆動車に搭載されている駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する駆動力配分制御装置である。図1には、本発明に係る駆動力配分制御装置を搭載した四輪駆動車を概略的に示している。当該四輪駆動車は、FF駆動をベースとする四輪駆動車であって、前輪側の駆動力伝達装置10、後輪側の駆動力伝達装置20、および、駆動力配分制御装置30を備えている。
前輪側の駆動力伝達装置10は、トランスミッション、トランスファおよびフロントディファレンシャルを一体にしたトランスアクスル11であって、エンジン12の駆動力を、トランスアクスル11を構成するトランスミッションおよびフロントディファレンシャルを介して、前輪側の左右の各アクスルシャフト13aへ出力する。これにより、当該四輪駆動車においては、エンジン12の駆動によって左右の各前輪13bが駆動するFF駆動の二輪駆動走行状態を形成する。
また、トランスアクスル11は、エンジン12の駆動力を、トランスアクスル11を構成するトランスファを介してプロペラシャフト14へ出力する。プロペラシャフト14へ出力された駆動力は駆動力伝達装置20に出力される。駆動力伝達装置20は、リヤディファレンシャル20aと一体にケース内に収容されているもので、駆動力伝達装置20が作動状態にある場合には、駆動力はリヤディファレンシャル20aに出力される。出力された駆動力は、リヤディファレンシャル20aを介して、後輪側の左右の各アクスルシャフト21aへ出力される。これにより、当該四輪駆動車においては、エンジン12の駆動によって左右の各前輪13b、および、左右の各後輪21bが共に駆動する四輪駆動走行状態を形成する。
当該駆動力伝達装置20は、それ自体公知の電磁パイロットクラッチ式の摩擦クラッチであり、アウタケースの内周側とインナシャフトの外周側間に形成されているクラッチ室に配設された摩擦式のメインクラッチ、作動カム、パイロットクラッチを備えており、アウタケースにはプロペラシャフト14がトルク伝達可能に連結され、インナシャフトにはドライブピニオンシャフト22がトルク伝達可能に連結されている。
当該駆動力伝達装置20においては、パイロットクラッチを構成する電磁コイルに電流を印加することによりパイロットクラッチを係合して推力を発生させ、当該推力を作動カムで倍力してメインクラッチに伝達してメインクラッチを摩擦係合する。これにより、アウタケースとインナシャフトをトルク伝達可能に連結し、駆動力伝達装置20に伝達された駆動力はリヤディファレンシャル20aに出力される。
当該駆動力伝達装置20においては、電磁コイルに印加する電流値を制御することにより、メインクラッチの摩擦係合力を制御することができ、これにより、四輪駆動状態および二輪駆動状態のいずれかを選択することができるとともに、四輪駆動状態においては前輪側と後輪側間の駆動力配分率を制御することができる。電磁コイルに対する印加電流の電流値の制御は、駆動力配分制御装置30によって、車両の状態に応じて行われる。
当該駆動力配分制御装置30は、図2に示すように、CPU31、ROM32、RAM33および入出力回路34を備える電子制御ユニット(ECU)である。ECU30を構成する入出力回路34には、車両が搭載する二輪−四輪駆動モードを選択するモード選択スイッチ35a、スロットル開度センサ35b、左側前輪用の車輪速センサ35c、右側前輪用の車輪速センサ35d、左側後輪用の車輪速センサ35e、右側後輪用の車輪速センサ35f、ブレーキ作動検出センサ35g、駆動系の温度を検出する温度センサ35hが接続されている。
ECU30を構成する入出力回路34は、駆動回路36を介して、パイロットクラッチを構成する電磁コイル23に接続されており、また、入出力回路34には、後述するトラクションコントロールシステム(TCS)を有効−無効に切替えるためのTCS切替スイッチ37が接続されている。トラクションコントロールシステムは、TCS切替えスイッチ37をONすることにより立ち上げられ、TCS切替えスイッチ37をOFFすることにより切れるようになっている。
ECU30を構成するCPU31は、本発明で規定する第1の制御手段および第2の制御手段に該当するもので、ROM32に記憶されている各プログラムに基づいて、駆動力伝達装置20を構成する電磁コイル23に対する印加電流を制御するための演算処理を実行する。ROM23は、電磁コイル23に対する印加電流を制御するための各種プログラムや、ABS作動時に用いる上限制限トルクTlim、復帰トルクT0および復帰勾配T0/Δt(Δtは微少時間)等の各種データ、および、各種マップデータを格納するとともに、過熱温度の判定基準となる温度データを格納している。また、RAM33は、CPU31の演算処理の結果や、各種データを記憶する。
当該上限制限トルクTlimは、ABS非作動時のエンジンブレーキによる制動トルクを配分可能で、かつ、ABS作動時にABSと干渉しない値を実験的に求めたものである。また、当該復帰勾配T0/Δtは、通常制御に復帰する際にトルクの急変を回避しつつトルクの遅れを防止できる値を実験的に求めたものである。例えば、微少時間Δtは0.1sec、復帰トルクT0は当該上限制限トルクTlimの2〜3倍程度に設定される。
ROM32に格納されている各種のプログラムには、基本制御プログラム、ABS制御プログラム等があり、これらの制御プログラムを実行することにより、車両の走行安定性を図るトラクションコントロールが行われる。基本制御プログラムは、四輪駆動モードにおいて、その時点での走行状態に対応する目標トルクTを目安として駆動力伝達装置20を駆動制御すべく、電磁コイル23の印加する電流値を算出し、算出された電流値で電磁コイル23を通電制御するプログラムである。ABS制御プログラムは、四輪駆動モードにおいてブレーキが作動されたとき、目標トルクTを予め定められた上限制限トルクTlimを超えないように制御するプログラムである。
ROM32には、上記した四輪駆動モード用の2種類のマップデータが格納されている。第1のマップデータは、図3に示すように、スロットルバルブのスロットル開度と車速をパラメータとして、伝達トルクT1を定めるものである。第2のマップデータは、図4に示すように、左右一対の前輪13bの平均回転速度と左右一対の後輪21bの平均回転速度との差、換言すれば、前後輪の差動回転速度をパラメータとして、伝達トルクT2を定めるものである。これらの伝達トルクT1,T2を加算した目標トルクTを具現化すべく、電磁コイル23に対する印加電流値が求められる。
なお、二輪駆動モードでの駆動制御においては、メインクラッチの摩擦係合力が常に零であることから、四輪駆動モードのようにマップデータを必要としない。このため、本実施形態では、二輪駆動モードのための制御データは、上記した基本制御プログラム中に組込まれている。
ECU30を構成する入出力回路34に接続されているモード選択スイッチ35aは、運転者の近傍に設置されていて、運転者は車両を二輪駆動モード、四輪駆動モードのいずれかを選択すべく操作する。CPU31は、モード選択スイッチ35aが二輪駆動モードにセットされると車両を二輪駆動モードとし、また、モード選択スイッチ35aが四輪駆動モードにセットされると車両を四輪駆動モードとする。
スロットル開度センサ35bは、スロットルバルブのスロットル開度を検出し、その検出信号をCPU31に出力する。CPU31は、スロットル開度センサ35bから出力される検出信号に基づき、その時々のスロットル開度を算出する。
各車輪速センサ35c〜35fは、各前後輪13b,21bの速度を検出し、その検出信号をCPU31に出力する。CPU31は、各車輪速センサ35c〜35fから出力される検出信号に基づいて、その時々の各前後輪13b,21bの車輪速を算出するとともに、各前輪の平均車輪速および各後輪の平均車輪速を算出する。
ブレーキ作動検出センサ35gは、ブレーキ作動を検出し、その検出信号をCPU31に出力する。CPU31は、ブレーク作動検出センサ35gから出力される検出信号と各車輪速センサ35c〜35fから出力される検出信号に基づいて検出される車輪のスリップとから、ABS作動を検出する。
CPU31は、四輪駆動モードの選択時には、第1および第2のマップデータを用いて算出したスロットル開度、車速、および、差動回転速度に対する目標トルクTに基づいて、電磁コイル23に印加する目標電流値をデューティ比として求め、求めたデューティ比に対するデューティ比制御信号を駆動回路36に出力する。
従って、ECU30は、運転者が四輪駆動モードを選択した場合には、ROM32に格納されている基本制御プログラムおよびABS制御プログラムを、車両の状況に応じて実行して車両の走行安定性を図る。当該ECU30が実行する基本制御プログラムおよびABS制御プログラムは、本出願人の出願に係る冒頭に示す特許文献1にて提案している駆動力配分制御装置が実行する基本制御プログラムおよびABS制御プログラムに相当するものである。
このため、ECU30が当該基本制御プログラムおよび当該ABS制御プログラムを実行するための詳細なフローチャートについては省略するが、本発明で規定する制御を説明する必要上、そのフローチャートを極めて簡略したものを図5に示す。
しかして、本発明に係る駆動力配分制御装置であるECU30を搭載する車両には、四輪駆動モードの選択時に、運転者がECU30の制御機能(トラクションコントロール)を無効にして、運転者の思いとおりの運転を楽しむことを配慮した手段が施されている。当該手段は、ECU30を構成する入出力回路34に接続されているTCU切替えスイッチ37である。ECU30は、TCU切替えスイッチ37をONすることにより作動し、TCU切替えスイッチ37をOFFすることにより非作動(無効)となる。また、ECU30には、当該制御機能が無効にされている場合に発生する車両の異常状態に対処すべき手段が施されている。
ECU30を構成する入出力回路34には、駆動系の温度を検出する温度センサ35hが接続されている。温度センサ35hは、車両の駆動系のリヤディファレンシャル20aの温度を検出し、その検出信号をCPU31に出力する。CPU31は、温度センサ35hから出力される検出信号とROM32に格納されている過熱温度の判定基準となる温度データに基づいて、リヤディファレンシャル20aの過熱状態である否かを確認し、過熱状態にある場合には、ECU30の制御機能(トラクションコントロール)を有効に復帰させる。
また、ECU30を構成する入出力回路34には、すでに詳述しているように、スロットル開度センサ35bおよび各車輪速センサ35c〜35fが接続されている。スロットル開度センサ35bは、スロットルバルブのスロットル開度を検出し、その検出信号をCPU31に出力するとともに、各車輪速センサ35c〜35fは、各車輪速を検出して、その検出信号をCPU31に出力する。
CPU31は、各車輪速センサ35c〜35fから出力される検出信号に基づき車速を算出し、算出された車速とROM32に格納されているスロットル開度−車速のパラメータに基づき、スロットル開度センサ35bが検出したスロットル開度が異常であるか否かを確認し、異常(スロットル開度センサ35bの異常)である場合には、ECU30の制御機能(トラクションコントロール)を有効に復帰させる。
これにより、ECU30は、ROM32に格納されている基本制御プログラムおよびABS制御プログラムを再度実行し、車両の異常状態の発生に対処することができる。この場合の駆動力伝達装置20の駆動を制御する制御プログラムは、図6に示すフローチャートに基づいて実行される。
当該制御プログラムの実行では、ECU30は、先ずステップ101にて、TCS切替えスイッチ37がオフ(OFF)状態か否かを判定する。ECU30は、TCS切替えスイッチ37aオン(ON)状態であると判定した場合には当該制御プログラムの実行を停止し、TCS切替えスイッチ37がオフ(OFF)状態であると判定した場合には制御プログラムをステップ102に進め、ステップ102では、駆動系の過熱状態を判定する。
ECU30は、ステップ102にて、駆動系が過熱状態にあるものと判定した場合には、ステップ103にて、(通常制御の指令トルク)T−(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが設定されている所定値であるか否かを判定する。ECU30は、ステップ103にて、(通常制御の指令トルク)T−(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが所定値未満であると判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、(通常制御の指令トルク)T−(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが所定値以上であると判定した場合には、ステップ104にて制動力制御を指令して、トルク低減モードへ移行させる。
一方、ECU30は、ステップ102にて、駆動系が過熱状態にはないものと判定した場合には、ステップ105にて、スロットル開度センサ35bが異常状態にあるか否かを判定する。ECU30は、ステップ105にて、スロットル開度センサ35bが異常状態にはないものと判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、スロットル開度センサ35bが異常状態にあるものと判定した場合には、制御プログラムをステップ106に進める。
ECU30は、ステップ106では、(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが所定値以下であるか否かを判定し、(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが所定値を超えていると判定した場合には、当該制御プログラムの実行を停止し、(トルク低減モードの指令トルク)Tlimが所定値以下と判定した場合には、制御プログラムをステップ104に進めて、制動力制御を指令してトルク低減モードへ移行させる。
本発明の一実施形態に係る駆動力配分制御装置を搭載する四輪駆動車の概略構成図である。 当該駆動力配分制御装置が構成する駆動力伝達制御回路図である。 当該駆動力配分制御装置が格納する第1のマップデータ図である。 当該駆動力配分制御装置が格納する第2のマップデータ図である。 当該駆動力配分制御装置の第1の制御手段が有する制御プログラムを実行するための極簡略したフローチャートである。 当該駆動力配分制御装置の第2の制御手段が有する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
符号の説明
10…前輪側の駆動力伝達装置、11…トランスアクスル、12…エンジン、13a…アクスルシャフト、13b…前輪、14…プロペラシャフト、20…後輪側の駆動力伝達装置、20a…リヤディファレンシャル、21a…アクスルシャフト、21b…後輪、22…ドライブピニオンシャフト、23…電磁コイル、30…駆動力配分制御装置、31…CPU、32…ROM、33…RAM、34…入出力回路、35a…モード選択スイッチ、35b…スロットルセンサ、35c〜35f…車輪速センサ、35g…ブレーキ作動検出センサ、35h…温度センサ、36…駆動回路、37…TCS切替えスイッチ。

Claims (2)

  1. 前輪側および後輪側へ駆動力を配分する駆動力伝達装置の前輪側および後輪側に対する駆動力の配分率を制御する前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置であり、当該駆動力配分制御装置は、当該車両に搭載されている車輪速検出手段およびスロットル開度検出手段から出力される検出信号に基づき車輪の制動力を制御して車両の走行安定性を高める第1の制御手段と、前記第1の制御手段が運転者により無効状態に切替えられている場合に駆動力伝達系に異常状態が発生したとき、当該車両に搭載されている異常検出手段から出力される検出信号に基づき前記第1の制御手段を有効に機能させる第2の制御手段を備えることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置。
  2. 請求項1に記載の前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置において、前記異常状態は、駆動力伝達系の過熱状態またはスロットル開度検出手段の異常状態であることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動力配分制御装置。
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