JP6216666B2

JP6216666B2 - 駆動力配分制御装置

Info

Publication number: JP6216666B2
Application number: JP2014048729A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎皿井; 智章加藤; 河野　裕人; 裕人河野; 大介河府; 康八木
Original assignee: Mazda Motor Corp; JTEKT Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: US9561720B2; CN104908585A; CN104908585B; US20150258889A1; DE102015103567A1; JP2015171854A

Description

本発明は、四輪駆動車の駆動力配分制御装置に関する。

従来、前輪及び後輪とに対する駆動力の配分を変えることができるクラッチと、走行状態に応じてクラッチの締結力を制御する制御装置とを備えた駆動力配分制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の駆動力配分制御装置は、運転者の加速操作量に応じたプレトルクＴ１、及び前輪及び後輪の差動回転数に応じたΔＮトルクＴ２を算出し、プレトルクＴ１とΔＮトルクＴ２とを合算した指令トルクＴに基づいて、クラッチを介して後輪（従動輪側）に駆動力を伝達する。

また、この駆動力配分制御装置は、定常走行状態における前輪及び後輪の車輪速差に基づいて異径タイヤの装着の有無を判定する異径タイヤ装着判定手段を有している。そして、異径タイヤが装着されていると判定した場合には、プレトルクＴ１に相当する駆動力が後輪に伝達されないようにクラッチを制御する。これにより、異径タイヤが装着された状態でクラッチを締結することにより発生し得る悪影響を抑制している。

特開２００４−９０７０３号公報

ところで、異径タイヤが装着されていない場合でも、低μ路の走行時には、スリップによって前輪及び後輪の車輪速差が大きくなる場合がある。例えば前輪側に後輪側よりも大きな駆動力が配分されている状態では、低μ路の走行時において後輪に比較して前輪にスリップが発生しやすくなるので、前輪の回転速度が後輪の回転速度よりも高くなり、前輪に後輪よりも小径の異径タイヤが装着された場合、あるいは後輪に前輪よりも大径の異径タイヤが装着された場合と同様の車輪速差が発生する場合がある。すなわち、前輪又は後輪の左右輪のうち何れか一輪又は両輪に異径タイヤが装着された場合は、スリップ発生時における車輪速差と同様の車輪速差が発生する場合がある。

特許文献１に記載の駆動力配分制御装置では、上記のような状況において、異径タイヤ装着の検出精度を高めるために、前輪及び後輪の車輪速差が所定時間（１０秒）以上継続して所定値以上であるときに限り、異径タイヤが装着されていると判定するようにしている。しかし、例えば登り坂の圧雪路等を走行し、且つ所定時間が短い値である場合は、この所定時間を越えて前輪及び後輪の車輪速差が所定値よりも大きい状態が継続することがあり、このような状況では、異径タイヤ装着の検出精度を確保することが困難となる。

この対策として、例えば上記の所定時間を長くすることが考えられるが、その場合には、異径タイヤが装着された状態で走行を開始した後、異径タイヤの装着が制御装置において検出されるまでの検出時間（検出に要する時間）が長くなるので好ましくない。

そこで、本発明は、検出時間を長くすることなく、異径タイヤの検出精度を確保することが可能な駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、四輪駆動車の前輪及び後輪に対する駆動力の配分を変えることができるクラッチを有する駆動力伝達装置と、走行状態に応じて前記クラッチの締結力を制御する制御装置とを備えた駆動力配分制御装置において、前記制御装置は、前後輪の回転速度比が基準回転速度比以上である状態が所定時間継続したとき、前記前輪又は前記後輪に異径タイヤが装着されたことを検出する異径タイヤ検出手段を有し、前記異径タイヤ検出手段は、路面摩擦係数に基づいて閾値を設定し、前記駆動力が前記閾値よりも低いときに異径タイヤ検出を行う、駆動力配分制御装置を提供する。

本発明によれば、検出時間を長くすることなく、異径タイヤの検出精度を確保することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。駆動力伝達装置の構成例を示す断面図である。制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。この四輪駆動車１００は、駆動源としてのエンジン１０２と、エンジン１０２の出力を変速し、駆動力として出力するトランスミッション１０３と、トランスミッション１０３から出力される駆動力を２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能に４つの車輪に伝達する駆動力伝達系１０１と、制御装置３と、前輪１０４を操舵する操舵装置４とを搭載している。２輪駆動状態では４つの車輪のうち、前輪１０４（左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒ）のみに駆動力が伝達され、４輪駆動状態では前輪１０４（左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒ）及び後輪１０５（左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒ）に駆動力が伝達される。また、四輪駆動車１００の車室内には、運転者が操作を行うためのステアリングホイール１２０、及びアクセルペダル１２１が配置されている。

エンジン１０２は、アクセルペダル１２１の踏み込み量に応じた燃料が供給される内燃機関である。なお、エンジン１０２に替えて電気モータを四輪駆動車１００の駆動源としてもよい。また、エンジン及び電気モータを四輪駆動車１００の駆動源としてもよい。

操舵装置４は、運転者によるステアリングホイール１２０の回転操作に応じて左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒを転舵する。操舵装置４としては、ラックアンドピニオン式のものや、ボールねじ式のもの、あるいはギヤ比可変式のもの等、種々の形式のものを適用することができる。

（駆動力伝達系１０１の構成）
駆動力伝達系１０１は、左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒにトルクを配分するフロントデファレンシャル装置１１２と、トランスミッション１０３の出力トルクをフロントデファレンシャル装置１１２のデフケース１１２ａに伝達するギヤ機構１１１と、デフケース１１２ａに連結された入力ギヤ１１３ａ、及び入力ギヤ１１３ａと回転軸を直交させて噛み合う出力ギヤ１１３ｂを有するトランスファ１１３と、出力ギヤ１１３ｂに連結されたプロペラシャフト１１４と、駆動力伝達装置２と、駆動力伝達装置２を介してプロペラシャフト１１４のトルクが伝達されるピニオンギヤシャフト１１５と、ピニオンギヤシャフト１１５に伝達されたトルクを左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒに配分するリヤデファレンシャル装置１１６とを備えている。

また、駆動力伝達系１０１は、フロントデファレンシャル装置１１２の一対のサイドギヤにそれぞれ連結されたドライブシャフト１１２Ｌ，１１２Ｒ、及びリヤデファレンシャル装置１１６の一対のサイドギヤにそれぞれ連結されたドライブシャフト１１６Ｌ，１１６Ｒを有している。ドライブシャフト１１２Ｌ，１１２Ｒは左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒにトルクを伝達し、ドライブシャフト１１６Ｌ，１１６Ｒは左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒトルクを伝達する。

リヤデファレンシャル装置１１６のデフケース１１６ａの外周部には、リングギヤ１１６ｂが相対回転不能に設けられている。リングギヤ１１６ｂは、ピニオンギヤシャフト１１５のドライブピニオン１１５ａと噛み合わされ、ピニオンギヤシャフト１１５からのトルクをデフケース１１６ａに伝達する。

駆動力伝達系１０１は、上記構成により、左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒには常にトランスミッション１０３から出力されたトルクが伝達される。また、左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒには、駆動力伝達装置２の作動により、四輪駆動車１００の走行状態に応じて必要時にトルクが伝達される。つまり、本実施の形態の四輪駆動車１００では、左前輪１０４Ｌ及び右前輪１０４Ｒが主駆動輪、左後輪１０５Ｌ及び右後輪１０５Ｒが補助駆動輪である。

駆動力伝達装置２は、プロペラシャフト１１４からピニオンギヤシャフト１１５を介してリヤデファレンシャル装置１１６へ伝達されるトルクを調節可能であり、プロペラシャフト１１４と一体に回転するクラッチハウジング２１と、クラッチハウジング２１と同軸上でドライブピニオン１１５ａと一体に回転するインナシャフト２２と、クラッチハウジング２１とインナシャフト２２との間に配置された多板クラッチ２３とを備えている。駆動力伝達装置２の構成の詳細については後述する。

（制御装置３の構成）
制御装置３は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子からなる記憶部３１と、ＣＰＵ等の演算処理装置からなる制御部３２と、制御部３２によって制御される電流出力回路３３とを備えている。制御装置３は、制御部３２が記憶部３１に記憶されたプログラムに基づいて動作することにより、四輪駆動車１００の前輪１０４と後輪１０５との差動回転数及び運転者による加速操作量等に基づいて、後輪１０５側へ伝達すべき指令トルクの値を演算により求める。

電流出力回路３３は、制御部３２の演算処理によって求められた指令トルクに応じた電流を駆動力伝達装置２に供給する。電流出力回路３３は、例えば図略のバッテリーから供給される電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電流量を調節して出力するインバータ回路である。

制御装置３には、ステアリングホイール１２０に連結されたステアリングシャフト１２０ａの操舵角を検出するための操舵角センサ３００、アクセルペダル１２１の踏み込み量に応じたアクセル開度（加速操作量）を検出するためのアクセル開度センサ３０１の検出信号が入力される。また、制御装置３には、左前輪１０４Ｌ，右前輪１０４Ｒ，左後輪１０５Ｌ，右後輪１０５Ｒの各車輪に対応して設けられ、これら各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ３０２〜３０５の検出信号が入力される。

またさらに、制御装置３には、四輪駆動車１００の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ３０６、横方向（車幅方向）の加速度を検出する横加速度センサ３０７、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ３０８、左右前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ、及び左右後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの荷重を検出する荷重センサ３３１〜３３４の検出信号が入力される。

これら各センサ３００〜３０８，３３１〜３３４の検出信号は、センサ本体に接続された信号線を介して直接制御装置３に入力してもよく、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを通じた通信によって制御装置３に入力してもよい。

（駆動力配分制御装置１の構成）
駆動力伝達装置２と制御装置３とは、前輪１０４及び後輪１０５への駆動力の配分を走行状態に応じて可変とする駆動力配分制御装置１を構成する。制御装置３は、駆動力伝達装置２の多板クラッチ２３の締結力を走行状態に応じて制御する。多板クラッチ２３の締結力が高いと、前輪１０４及び後輪１０５に対する駆動力の配分割合が均等に近づき、多板クラッチ２３の締結力が低いと、後輪１０５への駆動力の配分割合が低くなると共に前輪１０４への駆動力の配分割合が高くなる。この多板クラッチ２３は、前輪及び後輪への駆動力の配分を変えることができる本発明の「クラッチ」の一態様である。

また、制御装置３の制御部３２は、記憶部３１に記憶されたプログラムに基づいて動作することにより、前輪１０４又は後輪１０５に異径タイヤが装着されたことを検出する異径タイヤ検出手段３０として機能する。制御部３２は、異径タイヤ検出手段３０として、前輪１０４及び後輪１０５の車輪速差に基づいて異径タイヤが装着されたことを検出する。つまり、制御装置３は、前輪１０４及び後輪１０５の車輪速差に基づいて前輪１０４又は後輪１０５に異径タイヤが装着されたことを検出する異径タイヤ検出手段３０を有している。

ここで、異径タイヤとは、例えばスペアタイヤであり、本来装着すべきタイヤのタイヤ径とは異なるタイヤ径を有するタイヤをいう。一般的にスペアタイヤとして車両に積載されるタイヤは、本来のタイヤ径よりも６〜１０％程度小径である。このような異径タイヤが装着されると、本来であれば前輪１０４及び後輪１０５の回転速度が等しくなる四輪駆動車１００の直進定常走行状態（略一定の車速で直進走行する状態）であっても、異径タイヤが他のタイヤよりも高速で回転することにより、前輪１０４と後輪１０５との間で差動回転が発生する。

例えば、右前輪１０４Ｒが他の車輪に比べて小径の異径タイヤである場合、直進定常走行状態において右前輪１０４Ｒが左前輪１０４Ｌ及び左右後輪１０５Ｌ，１０５Ｒよりも速く回転するため、前輪１０４の平均回転速度が後輪１０５の平均回転速度よりも速くなり、前後輪の差動回転が発生する。また、右前輪１０４Ｒが他の車輪に比べて大径の異径タイヤである場合には、直進定常走行状態において右前輪１０４Ｒが左前輪１０４Ｌ及び左右後輪１０５Ｌ，１０５Ｒよりも遅く回転するため、前輪１０４の平均回転速度が後輪１０５の平均回転速度よりも遅くなり、やはり前後輪の差動回転が発生する。

このような状態で駆動力伝達装置２の多板クラッチ２３を締結すると、多板クラッチ２３のクラッチプレート（後述するアウタクラッチプレート２３１及びインナクラッチプレート２３２）が常に摩擦摺動し、摩耗や発熱が過大となるおそれがある。そこで、制御装置３の制御部３２は、異径タイヤ検出手段３０として異径タイヤが装着されたことを検出した場合に、多板クラッチ２３の締結力を通常時（異径タイヤが装着されていない時）よりも低減する。制御部３２が実行する処理内容の詳細については後述する。

（駆動力伝達装置２の構成）
図２は、駆動力伝達装置２の構成例を示す断面図である。駆動力伝達装置２は、プロペラシャフト１１４に連結されたクラッチハウジング２１と、このクラッチハウジング２１に対して相対回転可能に支持されたインナシャフト２２と、クラッチハウジング２１の内周面とインナシャフト２２の外周面との間に配置された多板クラッチ２３と、多板クラッチ２３の軸方向に並列配置されたパイロットクラッチ２４と、パイロットクラッチ２４に対して軸方向の押圧力を作用させる電磁コイル２５及びアーマチャ２６と、パイロットクラッチ２４によって伝達されるクラッチハウジング２１の回転力を多板クラッチ２３の押圧力に変換するカム機構２７とから大略構成されている。

クラッチハウジング２１は、有底円筒状のフロントハウジング２１１、及びフロントハウジング２１１に螺着等により一体に回転するように結合された環状のリヤハウジング２１２からなる。フロントハウジング２１１の内周面には、回転軸線Ｏに沿って設けられた複数のスプライン歯２１１ａが形成されている。リヤハウジング２１２は、フロントハウジング２１１に結合された磁性材料からなる第１部材２１２ａ、第１部材２１２ａの内周側に一体に結合された非磁性材料からなる第２部材２１２ｂ、及び第２部材２１２ｂの内周側に結合された磁性材料からなる第３部材２１２ｃからなる。

インナシャフト２２は、玉軸受２８１及びドライベアリング２８２によってクラッチハウジング２１の内周側に支持されている。インナシャフト２２の外周面には、回転軸線Ｏに沿って設けられた複数のスプライン歯２２ａが形成されている。また、インナシャフト２２の内周面には、ピニオンギヤシャフト１１５（図１参照）の一端部を相対回転不能に連結するための複数のスプライン歯２２ｂが形成されている。

多板クラッチ２３は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置された複数のアウタクラッチプレート２３１及び複数のインナクラッチプレート２３２を有する。アウタクラッチプレート２３１は、フロントハウジング２１１の複数のスプライン歯２１１ａに係合する複数の突起２３１ａを有し、フロントハウジング２１１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。インナクラッチプレート２３２は、インナシャフト２２の複数のスプライン歯２２ａに係合する複数の突起２３２ａを有し、インナシャフト２２に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。

パイロットクラッチ２４は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置された複数のパイロットアウタクラッチプレート２４１及び複数のパイロットインナクラッチプレート２４２を有する。パイロットアウタクラッチプレート２４１は、フロントハウジング２１１の複数のスプライン歯２１１ａに係合する複数の突起２４１ａを有し、フロントハウジング２１１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。パイロットインナクラッチプレート２４２は、後述するカム機構２７のパイロットカム２７１の外周面に形成された複数のスプライン歯２７１ａに嵌合する複数の突起２４２ｂを有し、パイロットカム２７１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。

カム機構２７は、パイロットカム２７１と、多板クラッチ２３を軸方向に押圧するメインカム２７３と、パイロットカム２７１とメインカム２７３との間に配置された複数の球状のカムボール２７２とを有して構成されている。メインカム２７３は、その内周面に形成されたスプライン歯２７３ａがインナシャフト２２の複数のスプライン歯２２ａに嵌合し、インナシャフト２２との相対回転が規制されている。パイロットカム２７１とリヤハウジング２１２の第３部材２１２ｃとの間には、スラスト針状ころ軸受２８４が配置されている。

パイロットカム２７１とメインカム２７３との対向面には、周方向に沿って軸方向の深さが変化する複数のカム溝２７１ｂ，２７３ｂが形成されている。カム機構２７は、カムボール２７２がこれらのカム溝を転動することにより、メインカム２７３を多板クラッチ２３に押し付ける軸方向の推力を発生させる。

電磁コイル２５は、玉軸受２８３によって第３部材２１２ｃに支持されたヨーク２５１に保持され、リヤハウジング２１２のパイロットクラッチ２４とは反対側に配置されている。電磁コイル２５には、電線２５２を介して制御装置３の電流出力回路３３（図１参照）から励磁電流が供給される。

アーマチャ２６は、環状の磁性材料からなり、リヤハウジング２１２との間にパイロットクラッチ２４を挟む位置に軸方向移動可能に配置されている。アーマチャ２６の外周面には、フロントハウジング２１１の複数のスプライン歯２１１ａに係合する複数のスプライン歯２６ａが設けられている。

上記のように構成された駆動力伝達装置２は、制御装置３の電流出力回路３３から電磁コイル２５に励磁電流が供給されると、ヨーク２５１、リヤハウジング２１２の第１部材２１２ａ及び第３部材２１２ｃ、パイロットクラッチ２４、及びアーマチャ２６を通過する磁路Ｇに磁束が発生し、この磁束の磁力によってアーマチャ２６がリヤハウジング２１２側に吸引され、パイロットクラッチ２４を押圧する。

これによりパイロットクラッチ２４のパイロットアウタクラッチプレート２４１とパイロットインナクラッチプレート２４２が摩擦摺動し、クラッチハウジング２１の回転力がパイロットクラッチ２４を介してカム機構２７のパイロットカム２７１に伝達され、パイロットカム２７１がメインカム２７３に対して相対回転する。パイロットカム２７１とメインカム２７３との相対回転によって、カムボール２７２がカム溝２７１ｂ，２７３ｂを転動すると、パイロットカム２７１とメインカム２７３とが離間する方向の軸方向の推力が発生する。そして、このカム機構２７の推力によって多板クラッチ２３がメインカム２７３によって押圧され、複数のアウタクラッチプレート２３１と複数のインナクラッチプレート２３２との間に摩擦力が発生する。

多板クラッチ２３は、軸方向に押圧されることにより、クラッチハウジング２１とインナシャフト２２とをトルク伝達可能に締結する。つまり、複数のアウタクラッチプレート２３１と複数のインナクラッチプレート２３２との間に発生する摩擦力が多板クラッチ２３の締結力となる。

多板クラッチ２３の締結力は、電流出力回路３３から電磁コイル２５に供給される励磁電流に応じて変化する。つまり、励磁電流が大きいと、パイロットアウタクラッチプレート２４１とパイロットインナクラッチプレート２４２とがアーマチャ２６によって強く押し付けられ、パイロットクラッチ２４を介してパイロットカム２７１に伝達される回転力が大きくなり、メインカム２７３が多板クラッチ２３を強く押圧する。これにより、多板クラッチ２３の締結力が大きくなる。このように、制御装置３は、電磁コイル２５に供給される励磁電流を増減することで、多板クラッチ２３の締結力を連続的に（無段階に）制御することが可能である。

なお、本実施の形態では、パイロットクラッチ２４、電磁コイル２５、アーマチャ２６、及びカム機構２７によって多板クラッチ２３を押圧するように駆動力伝達装置２を構成したが、これに限らず、例えば電動モータの回転を直線運動に変換することにより、多板クラッチ２３を押圧するようにしてもよい。

（制御装置３における制御部３２の処理内容）
次に、制御部３２の処理内容について説明する。制御部３２は、異径タイヤ検出手段３０として、外部状況に基づいて車輪がスリップする可能性が低いと判定されるときに、異径タイヤの検出を行う。具体的には、異径タイヤ検出手段３０は、トランスミッション１０３から出力される駆動力が外部状況に基づいて設定された閾値よりも低いときに、車輪がスリップする可能性が低いと判定する。この外部状況は、車輪のスリップの発生頻度（スリップが発生する可能性）に関連するものであり、例えば外気温やワイパー等の作動状態に基づく降雨状況、あるいは車載のカメラによって撮像した路面状況等を外部状況として用いることができる。以下に示す制御部３２の処理内容の具体例では、外部状況として路面摩擦係数に基づいて閾値を設定し、制御部３２はトランスミッション１０３から出力される駆動力がこの路面摩擦係数に応じて設定された閾値よりも低いときに、異径タイヤが装着されたことを検出する。

閾値としては、路面摩擦係数が所定値よりも高いときに、トランスミッション１０３から出力される駆動力が第１の閾値を設定し、且つ、路面摩擦係数が前記所定値よりも低いときには、駆動力が第１の閾値よりも低い第２の閾値を設定する。そして、異径タイヤ検出手段３０は、駆動力が第１の閾値又は第２の閾値よりも低いときに異径タイヤが装着されたことを検出する。以下、制御部３２が異径タイヤ検出手段３０として実行する処理の具体例について、図３を参照して説明する。

図３は、制御装置３の制御部３２が実行する処理を示すフローチャートである。制御部３２は、このフローチャートに示す処理を所定の制御周期（例えば１００ｍｓ）ごとに繰り返し実行する。

制御部３２はまず、前輪１０４及び後輪１０５の差動回転を示す指標値である前後輪の回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}を算出する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０の処理について詳述すると、制御部３２は、車輪速センサ３０２〜３０５の検出信号に基づいて左前輪１０４Ｌ，右前輪１０４Ｒ、左後輪１０５Ｌ，右後輪１０５Ｒの各車輪の車輪速Ｗ（Ｗ_ｆｌ，Ｗ_ｆｒ，Ｗ_ｒｌ，Ｗ_ｒｒ）を演算し、左右前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの平均前輪車輪速Ｖ_ｆａ（Ｖ_ｆａ＝（Ｗ_ｆｌ＋Ｗ_ｆｒ）／２）と左右後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの平均後輪車輪速Ｖ_ｒａ（Ｖ_ｒａ＝（Ｗ_ｒｌ＋Ｗ_ｒｒ）／２）を算出する。そして、平均前輪車輪速Ｖ_ｆａが平均後輪車輪速Ｖ_ｒａ以上の場合（Ｖ_ｆａ≧Ｖ_ｒａ）、それらの差分を平均後輪車輪速Ｖ_ｒａで除算し、その商を回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}（ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}＝（Ｖ_ｆａ−Ｖ_ｒａ）／Ｖ_ｒａ）とする。一方、平均前輪車輪速Ｖ_ｆａが平均後輪車輪速Ｖ_ｒａより小さい場合（Ｖ_ｆａ＜Ｖ_ｒａ）、それらの差分を平均前輪車輪速Ｖ_ｆａで除算し、その商を回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}（ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}＝（Ｖ_ｒａ−Ｖ_ｆａ）／Ｖ_ｆａ）とする。

次に、制御部３２は、四輪駆動車１００の走行状態が直進定常走行状態か否かを判定する（ステップＳ１１）。直進定常走行状態とは、実質的に一定の速度で直進していることをいい、例えば前輪１０４及び後輪１０５の車輪速度の時間変化率を示す車輪速変化率が所定の値以下となる定常走行状態で、かつ操舵角センサ３００で検出される操舵角が実質的に直進状態（例えば、旋回半径が１００ｍ以上）であることを示している場合に直進定常走行状態であると判定することができる。また、前後加速度センサ３０６、横加速度センサ３０７、ヨーレートセンサ３０８の検出値に基づいて、直進定常走行状態か否かを判定してもよい。

四輪駆動車１００が直進定常走行状態でない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、制御部３２は、後述する異径判定カウンタをリセットする（ステップＳ２１）。

一方、四輪駆動車１００が直進定常走行状態である場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御部３２は、ステップＳ１０で算出した回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。この基準回転速度比ΔＮ_ｂは、左前輪１０４Ｌ，右前輪１０４Ｒ、左後輪１０５Ｌ，及び右後輪１０５Ｒのうち、いずれか１つの車輪にスペアタイヤが装着された場合のΔＮ_{ｒａｔｉｏ}と同等もしくはそれよりも低く設定され、予め記憶部３１に記憶されている。この基準回転速度比ΔＮ_ｂの具体的な数値は、例えば０．０１〜０．０３（１〜３％）である。

回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂより小さい場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御部３２は、後述する異径判定カウンタをリセットする（ステップＳ２１）。

一方、回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、制御部３２は、外部状況に基づいて四輪駆動車１００が走行している路面の摩擦係数μ（路面摩擦係数）を推定する（ステップＳ１３）。

次に、制御部３２は、ステップＳ１３で算出した摩擦係数μが所定値以上か否かを判定する（ステップＳ１４）。この所定値は、例えば走行路面が乾燥した舗装路等の高μ路かウエット路や凍結路等の低μ路かを判定するための基準値として、予め実験等によって基づいて定められ、記憶部３１に記憶されている。このステップＳ１４における所定値の具体的な数値は、例えば０．７〜０．９である。

ステップＳ１４において、路面の摩擦係数μが所定値以上の場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、制御部３２は、トランスミッション１０３から出力される駆動力が第１の閾値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１５）。この駆動力は、例えばエンジン１０２の出力トルク及びトランスミッション１０３での変速比に基づいて算出することができる。また、例えばトルクセンサによって検出したトランスミッション１０３の出力軸のトルクを駆動力としてもよい。

第１の閾値は、例えば異径タイヤが装着されていない四輪駆動車１００が高μ路を走行した場合に、回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上とならない範囲の駆動力に対応した値である。すなわち、第１の閾値は、高μ路走行時において、その駆動力より小さい駆動力での走行中に回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上となった場合には、異径タイヤが装着されたことが疑われる値である。つまり、ステップＳ１５の判定で、駆動力が第１の閾値より小さい場合は、駆動力が過大であることに起因したスリップが発生する可能性は低く、異径タイヤが装着されている可能性が高いと判断される。

一方、ステップＳ１４において、路面の摩擦係数μが所定値より小さい場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、制御部３２は、トランスミッション１０３から出力される駆動力が第２の閾値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１６）。第２の閾値は、第１の閾値よりも小さい値であり、例えば四輪駆動車１００が低μ路を走行した場合に回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上とならない範囲の駆動力に対応した値である。すなわち、第２の閾値は、低μ路走行時において、その駆動力より小さい駆動力での走行中に回転速度比ΔＮ_{ｒａｔｉｏ}が基準回転速度比ΔＮ_ｂ以上となった場合には、異径タイヤが装着されたことが疑われる値である。つまり、ステップＳ１６の判定で、駆動力が第２の閾値より小さい場合は、駆動力が路面の摩擦係数μに対して過大であることに起因したスリップが発生する可能性は低く、異径タイヤが装着されている可能性が高いと判断される。

このように、制御部３２は、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理によって、四輪駆動車１００が走行する路面の摩擦係数μに応じて、ステップＳ１５及びＳ１６において駆動力の大小の判定基準となる閾値（本実施の形態では第１の閾値又は第２の閾値）を設定する。

ステップＳ１５の判定において駆動力が第１の閾値よりも小さい場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、又はステップＳ１６の判定において駆動力が第２の閾値よりも小さい場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御部３２は、異径判定カウンタをインクリメントする（ステップＳ１７）。ここで、インクリメントとはカウント値に１を加算することである。したがって、異径判定カウンタのカウント値がインクリメントされる毎に制御周期分だけ時間が経過したことになる。すなわち、異径判定カウンタのカウント値は、ステップＳ１５又はＳ１６の判定の結果がＹｅｓである状態の継続時間を示している。

一方、ステップＳ１５の判定において駆動力が第１の閾値以上の場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、制御部３２は、異径判定カウンタをリセットする（ステップＳ２０）。また、制御部３２は、ステップＳ１６の判定において駆動力が第２の閾値以上の場合（Ｓ１６：Ｎｏ）も同様に、異径判定カウンタをリセットする（ステップＳ２１）。

次に、制御部３２は、異径判定カウンタが確定カウンタ閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。確定カウンタ閾値は、ステップＳ１５の判定又はステップＳ１６の判定の結果がＹｅｓである状態が継続した場合に、異径タイヤが装着されたことを確定的に判定するための検出時間に対応する閾値であり、制御周期（秒）×確定カウンタ閾値が例えば１０秒となるように、確定カウンタ閾値を設定する。

異径判定カウンタの値が確定カウンタ閾値よりも大きい場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、制御部３２は、異径タイヤが装着されていると判定し、これに対応する処理（異径タイヤ検出処理）を行う。この異径タイヤ検出処理は、例えば異径タイヤが装着されたことを示すフラグをオン状態にセットする処理である。あるいは、異径タイヤが装着されていることを運転者に報知し、出来る限り早い時期にタイヤ交換を行うことを促す処理である。

本実施の形態では、ステップＳ１９の異径タイヤ検出処理において、異径タイヤが装着されたことを示す異径タイヤ検出フラグをオン状態にセットし、ステップＳ１９の処理の後に、もしくはステップＳ１８，Ｓ２０，又はＳ２１の判定の結果がＮｏである場合に実行されるステップＳ２２の指令トルク演算処理において、この異径タイヤ検出フラグの状態を参照する。

ステップＳ２２の指令トルク演算処理では、制御部３２が後輪１０５側へ伝達すべき指令トルクの値を演算する。制御部３２は、異径タイヤ検出フラグがオン状態（異径タイヤが装着されていると判定された状態）である場合の指令トルクを、異径タイヤ検出フラグがオフ状態（異径タイヤが装着されていると判定されていない状態）である場合の指令トルクよりも低くする。

具体的には、異径タイヤ検出フラグがオン状態である場合には、車速がゼロである停止状態からの発進時に限り、後輪１０５側へ駆動力を配分し、車速が所定値（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上となった後には指令トルクをゼロとする。あるいは、異径タイヤ検出フラグがオフ状態である場合には、運転者の加速操作量に応じたプレトルクＴ１、及び前輪１０４及び後輪１０５の差動回転数に応じたΔＮトルクＴ２を算出し、プレトルクＴ１とΔＮトルクＴ２とを合算して指令トルクとし、異径タイヤ検出フラグがオン状態である場合には、ΔＮトルクＴ２のみを指令トルクとしてもよい。

制御装置３の電流出力回路３３は、上記のように演算された指令トルクに応じた励磁電流を駆動力伝達装置２の電磁コイル２５に供給する。これにより、駆動力伝達装置２の多板クラッチ２３が締結され、後輪１０５に指令トルクに応じた駆動力が配分される。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、外部状況に基づいて設定された閾値よりもトランスミッション１０３から出力される駆動力が低いときに、車輪がスリップする可能性が低いと判定し、異径タイヤが装着されたことを検出するので、車輪のスリップに起因する前後輪の回転速度の影響を抑制し、異径タイヤの検出精度を確保することができる。また、図３を参照して説明した具体例では、路面の摩擦係数μに基づいて設定された閾値（第１の閾値又は第２の閾値）よりも駆動力が低いときに異径タイヤが装着されたことを検出するので、路面の摩擦係数μに対して駆動力が過大であることに起因するスリップ（タイヤの接地面と路面との間の滑り）の影響を確実に抑制し、異径タイヤの検出精度を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、外部状況としての路面の摩擦係数μが所定値よりも低い場合に、駆動力が第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも低いときに異径タイヤが装着されたことを検出するので、例えば低μ路の走行時においても異径タイヤの検出精度を高めることができる。

以上、本発明の駆動力配分制御装置、及び四輪駆動車を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、路面の摩擦係数μに応じて駆動力の閾値を第１の閾値及び第２の閾値の２段階に設定する場合について説明したが、３段階以上もしくは無段階にこの閾値を設定してもよい。

また、上記実施の形態では、前輪１０４を主駆動輪とし、後輪１０５を補助駆動輪とした場合について説明したが、これに限らず、前輪１０４を補助駆動輪とし、後輪１０５を主駆動輪とする四輪駆動車にも本発明を適用することが可能である。

またさらに、駆動力伝達系１０１の構成は、図１に例示したものに限らず、様々な構成のものを採用することが可能である。例えば、駆動力伝達装置２をリヤデファレンシャル装置１１６とドライブシャフト１１６Ｌ又はドライブシャフト１１６Ｒとの間に配置してもよい。また、駆動力伝達装置２をセンターディファレンシャル装置、及びこのセンターディファレンシャル装置の差動を制限するクラッチによって構成してもよい。

また、上記実施の形態では、路面の摩擦係数μに応じて駆動力の閾値を設定していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外気温が低いほど異径タイヤ判定を行う駆動力の閾値（図３のフローチャートにおけるステップＳ１５，Ｓ１６の第１及び第２の閾値に相当する閾値）を低く設定してもよい。あるいは、この外気温に替えて降雨の際に動作するワイパーの作動頻度に応じて、作動頻度が高いほど異径タイヤ判定を行う駆動力の閾値を低く設定してもよい。また、外気温が所定温度（例えば０°）よりも低い場合、もしくは降雨状態（ワイパー作動時）である場合には、駆動力の大小に拘わらず、前輪１０４及び後輪１０５の何れかがスリップする可能性が高いと判定し、異径タイヤ判定を行わないようしてもよい。

１…駆動力配分制御装置、２…駆動力伝達装置、３…制御装置、４…操舵装置、２１…クラッチハウジング、２２…インナシャフト、２２ａ…スプライン歯、２２ｂ…スプライン歯、２３…多板クラッチ、２４…パイロットクラッチ、２５…電磁コイル、２６…アーマチャ、２６ａ…スプライン歯、２７…カム機構、３０…異径タイヤ検出手段、３１…記憶部、３２…制御部、３３…電流出力回路、１００…四輪駆動車、１０１…駆動力伝達系、１０２…エンジン、１０３…トランスミッション、１０４…前輪、１０４Ｌ…左前輪、１０４Ｒ…右前輪、１０５…後輪、１０５Ｌ…左後輪、１０５Ｒ… 右後輪、１０１…駆動力伝達系、１１１ …ギヤ機構、１１２…フロントデファレンシャル装置、１１２Ｌ，１１２Ｒ…ドライブシャフト、１１２ａ…デフケース、１１３…トランスファ、１１３ａ…入力ギヤ、１１３ｂ…出力ギヤ、１１４…プロペラシャフト、１１５…ピニオンギヤシャフト、１１５ａ…ドライブピニオン、１１６…リヤデファレンシャル装置、１１６Ｌ，１１６Ｒ…ドライブシャフト、１１６ａ…デフケース、１１６ｂ…リングギヤ、１２０…ステアリングホイール、１２０ａ…ステアリングシャフト、１２１…アクセルペダル、２１１…フロントハウジング、２１１ａ…スプライン歯、２１２…リヤハウジング、２１２ａ…第１部材、２１２ｂ…第２部材、２１２ｃ…第３部材、２３１…アウタクラッチプレート、２３１ａ…突起、２３２…インナクラッチプレート、２３２ａ…突起、２４１…パイロットアウタクラッチプレート、２４１ａ…突起、２４２…パイロットインナクラッチプレート、２４２ｂ…突起、２５１…ヨーク、２５２…電線、２７１…パイロットカム、２７１ａ…スプライン歯、２７１ｂ，２７３ｂ…カム溝、２７２…カムボール、２７３…メインカム、２７３ａ…スプライン歯、２８１…玉軸受、２８２… ドライベアリング、２８３…玉軸受、２８４…軸受、３００…操舵角センサ、３０１…アクセル開度センサ、３０６…前後加速度センサ、３０７…横加速度センサ、３０８…ヨーレートセンサ、３３１，３３２，３３３，３３４…荷重センサ

Claims

四輪駆動車の前輪及び後輪に対する駆動力の配分を変えることができるクラッチを有する駆動力伝達装置と、走行状態に応じて前記クラッチの締結力を制御する制御装置とを備えた駆動力配分制御装置において、
前記制御装置は、前後輪の回転速度比が基準回転速度比以上である状態が所定時間継続したとき、前記前輪又は前記後輪に異径タイヤが装着されたことを検出する異径タイヤ検出手段を有し、
前記異径タイヤ検出手段は、路面摩擦係数に基づいて閾値を設定し、前記駆動力が前記閾値よりも低いときに異径タイヤ検出を行う、
駆動力配分制御装置。
前記閾値として、前記路面摩擦係数が所定値よりも高いときに第１の閾値を設定し、且つ、前記路面摩擦係数が前記所定値よりも低いときには前記第１の閾値よりも低い第２の閾値を設定する、
請求項１に記載の駆動力配分制御装置。