JP6470372B2 - 車両の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動力配分制御装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、前後輪間の駆動力配分のみならず、左右輪間の駆動力配分を制御して、車両の走行安定性、回頭性を向上させる技術を採用するものが知られている。

例えば、特許文献１には、前後輪間の動力伝達を遮断するカットオフクラッチと、左右の後輪への動力伝達を遮断し、また、その伝達トルクを変化させる左右の車輪クラッチとを備え、カットオフクラッチと車輪クラッチの制御を走行状態に応じて行うことにより、燃費性能の向上やクラッチ接続時のショック低減を図る技術が開示されている。

具体的に、特許文献１には、車両の初期走行段階が終了した後、左右の後輪の少なくとも一方に対するトルク配分比がゼロでない場合に、まずカットオフクラッチを接続し、次いで、車輪クラッチを接続する制御が開示されている。

特開平３−１８２８４０号公報

しかしながら、特許文献１におけるクラッチ制御は、左右の後輪に対するトルク配分比を決定した後、２ＷＤモードから４ＷＤモードへと駆動力配分を切り換える際に、カットオフクラッチ及び車輪クラッチを順次接続するものである。したがって、クラッチ前後の回転数の同期等を考慮すると、駆動力配分の切り換えが必要と判断されてから、実際に切り換えが完了するまでに時間がかかり、車両の急な挙動変化に対応することが困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両の走行状態に応じて迅速な駆動力配分の切り換えを可能にし、省燃費と走行安定性の向上を図ることのできる車両の駆動力配分制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、前輪側と後輪側とに駆動力を配分するセンタークラッチと、前輪側又は後輪側の終減速装置と左右のドライブ軸との間に介装される左右のアクスルクラッチと、を有する車両の駆動力配分制御装置であって、車両の走行中に走行路の路面摩擦係数の推定値に基づいて路面状態を高摩擦状態、中摩擦状態、低摩擦状態のいずれかに区分して判定する路面状態判定部と、路面状態が高摩擦状態のときにはセンタークラッチ及び左右のアクスルクラッチをともに開放する二輪駆動モードに設定し、路面状態が低摩擦状態のときにはセンタークラッチ及び左右のアクスルクラッチをともに締結する全輪駆動モードに設定し、路面状態が中摩擦状態のときにはセンタークラッチ又は左右のアクスルクラッチのいずれか一方を開放し、他方を締結するスタンバイモードに設定する駆動モード設定部と、を備えることを特徴とする車両の駆動力配分制御装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、車両の走行状態に応じて迅速な駆動力配分の切り換えが可能になり、省燃費と走行安定性の向上を図ることが可能となる。

車両のパワートレイン系の全体構成を示す説明図である。 ＦＷＤモードのクラッチ締結状態を示す説明図である。 ＡＷＤモードのクラッチ締結状態を示す説明図である。 第１スタンバイモードのクラッチ締結状態を示す説明図である。 第２スタンバイモードのクラッチ締結状態を示す説明図である。 車速及び路面状態の判定値と各モードの切換えを示す説明図である。 本発明の実施形態による駆動力配分制御装置の構成を示す説明図である。 駆動モード切換制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜＜１．パワートレイン系の全体構成＞＞
まず、車両のパワートレイン系の全体構成について説明する。図１は、車両のパワートレイン系の全体構成を示す説明図である。本実施形態においては、前輸を主駆動輸として、エンジン１の駆動力が前輪と後輪とに可変配分されるフロントエンジン・フロントドライブ車ベース(ＦＦベース)の全輪駆動(ＡＷＤ：All-Wheel Drive)車に対して駆動力配分制御装置を適用した例について説明する。

図１に示したように、エンジン１の駆動力は、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む)２からトランスミッション出力軸２ａを経て、トランスファ３に伝達される。トランスファ３に伝達された駆動力は、一方では、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して、後輪終減速装置７に入力される。さらに、トランスファ３に伝達された駆動力は、他方では、リダクションドライブギヤ８、リダクションドリブンギヤ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を介してベベルギヤ機構等からなる前輪終減速装置１１にも入力される。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、前輪右ドライブ軸１３ＦＲを経て右前輪１４ＦＲに伝達される。

なお、自動変速装置２、トランスファ３及び前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。

トランスファ３は、トルク伝達容量可変型クラッチとしての湿式多板クラッチ(センタークラッチ)２０を主として構成されている。センタークラッチ２０は、リダクションドライブギヤ８側に設けたドライブプレート２０ａとリヤドライブ軸４側に設けたドリブンプレート２０ｂとを交互に重ねて構成されている。センタークラッチ２０には、センタークラッチ２０の締結力を可変自在に付与するクラッチピストン２０ｃが備えられている。このクラッチピストン２０ｃによる押圧力を制御することにより、センタークラッチ２０の締結力を調節して後輪終減速装置７へ入力される駆動力を制御し、前輪と後輪とのトルク配分比を調節することができる。

後輪終減速装置７に入力された駆動力は、左側のアクスルクラッチ２１ＲＬを介して後輪左ドライブ軸１３ＲＬから左後輪１４ＲＬに伝達され、また、右側のアクスルクラッチ２１ＲＲを介して後輪右ドライブ軸１３ＲＲから右後輪１４ＲＲに伝達される。左右のアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲは、センタークラッチ２０と同様のトルク伝達容量可変型クラッチである。

具体的には、左側のアクスルクラッチ２１ＲＬは、後輪終減速装置７側に設けたドライブプレート２１ＲＬａと、後輪左ドライブ軸１３ＲＬ側に設けたドリブンプレート２１ＲＬｂと、クラッチ締結力を付与するクラッチピストン２１ＲＬｃとを備えている。右側のアクスルクラッチ２１ＲＲは、後輪終減速装置７側に設けたドライブプレート２１ＲＲａと、後輪右ドライブ軸１３ＲＲ側に設けたドリブンプレート２１ＲＲｂと、クラッチ締結力を付与するクラッチピストン２１ＲＲｃとを備えている。これらのアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲは、クラッチピストン２１ＲＬｃ，２１ＲＲｃによる押圧力が個別に制御され、左右輸に伝達される駆動力が差動制限される。

＜＜２．電子制御系＞＞
＜２−１．電子制御系の全体構成＞
次に、車両のパワートレインを制御する電子制御系について説明する。図１に示したように、このパワー卜レインの電子制御系は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信バス１００に接続される複数の制御ユニットによって構成されている。これらの複数の制御ユニットを介した協調制御により、エンジン１及び自動変速装置２が制御される。

複数の制御ユニットは、それぞれマイクロコンピュータを中心として構成され、エンジン１を制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０、自動変速装置２を制御するトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）６０、車両挙動を制御するビークルダイナミクス制御（ＶＤＣ：Vehicle Dynamics Control）ユニット７０を備えている。

これらの制御ユニット５０，６０，７０は、通信バス１００によって形成される車内ネットワークを介して各種演算値等の制御情報や各種センサによって検出した制御パラメータ情報を相互に交換し、エンジン制御、駆動力制御を含む変速機制御、車両挙動制御等を実行する。各制御ユニット５０，６０，７０に入力される信号としては、例えば、以下に示すようなセンサ信号がある。

ＥＣＵ５０に入力されるセンサ信号としては、エンジン回転数を検出するクランク角センサ５１、ドライバのアクセル傑作（アクセルペダルの踏み込み量・アクセル開度)を検出するアクセルセンサ５２等からの信号が挙げられる。

また、ＴＣＵ６０には、自動変速装置２のセレクト操作部における各レンジ、例えば、パーキング（Ｐ）レンジ、リバース（Ｒ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、ドライブ（Ｄ）レンジ、マニュアル（Ｍ）レンジ等を検出するインヒビタスイッチ６１、トランスミッション出力軸２ａの回転数を検出するトランスミッション出力軸回転センサ６２等の信号が入力される。

さらに、ＶＤＣユニット７０には、各車輪１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの車輪速を検出する車輪速センサ１５ＦＬ，１５ＦＲ，１５ＲＬ，１５ＲＲ、操舵角を検出する舵角センサ７１、車両の横加速度を検出する横加速度センサ７２、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ７３等からの信号が入力される。

＜２−２．駆動モード＞
本実施形態による車両は、センタークラッチ２０を介して前輪と後輪とのトルク配分比を調節することができるものであり、駆動モードを、前後輸のいずれか一方にのみトルクを配分する２ＷＤモード（二輪駆動モード）と、前後輪の両方にトルクを配分するＡＷＤモード（全輪駆動モード）とに切り換えることができる。本実施形態において、２ＷＤモードは、前輪にのみトルクを配分する前輪駆動モード（ＦＷＤモード）である。

さらに、本実施形態による車両は、２ＷＤモードにおけるＡＷＤモードへの変更を準備するモードとして、第１スタンバイモード及び第２スタンバイモードを備えている。第１スタンバイモードは、センタークラッチ２０を締結する一方、左右のアクスルクラッチ２１ＲＲ，２１ＲＬを開放して、トランスミッション出力軸２ａの回転に、プロペラシャフト５から後輪終減速装置７までの中間駆動系の回転を同期させておくスタンバイモードである。第２スタンバイモードは、センタークラッチ２０を開放する一方、左右のアクスルクラッチ２１ＲＲ，２１ＲＬを締結して、後輪左ドライブ軸１３ＲＬ及び後輪右ドライブ軸１３ＲＲの回転に中間駆動系の回転を同期させておくスタンバイモードである。

具体的には、各駆動モードの切り換えは、複数のソレノイドバルブ等を備えた油圧回路で構成されるクラッチ駆動部６５を介して行われる。クラッチ駆動部６５は、ＴＣＵ６０からの指令により、各クラッチのクラッチピストン２０ｃ，２１ＲＬｃ，２１ＲＲｃに供給する油圧を制御してセンタークラッチ２０及び左右のアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結状態を調節し、各駆動モードの切り換えを行う。本実施形態では、ＴＣＵ６０が、駆動力配分制御装置としての機能を有する。

以下、各駆動モードについて具体的に説明する。２ＷＤモードでは、図２に示すように、センタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲが全て開放され、プロペラシャフト５から後輪終減速装置７に至るまでのパワートレイン要素が分離させられる。この２ＷＤモードは、フリクションロス及び内部循環トルクを低減した省燃費走行を可能とするモードである。以下、各モードの区別を明確にするために、便宜上、センタークラッチ２０、左右のアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを開放したこのモードのみを２ＷＤモードと称する。

また、ＡＷＤモードでは、図３に示すように、センタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２ｌＲＬ，２１ＲＲが全て締結させられる。このＡＷＤモードは、ベクタリング効果を含めた４輸の駆動力を制御し、安定した走行を可能とするモードである。

一方、第１スタンバイモード及び第２スタンバイモードは、センタークラッチ２０又はアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲのいずれかを開放し、エンジンの出力トルクを後輪側に伝達しない駆動モードであり、車両は二輪駆動での走行状態となる。

第１スタンバイモードでは、図４に示すように、センタークラッチ２０のみを締結させ、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを開放させる。この第１スタンバイモードでは、トランスミッション出力紬２ａの回転に中間駆動系の回転が同期させられる。第１スタンバイモードは、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲが開放されていることから、左右後輪間での内部循環トルクが発生せず、燃費に有利となる。

第２スタンバイモードでは、図５に示すように、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを締結させ、センタークラッチ２０を開放させる。この第２スタンバイモードでは、左右後輪１４ＲＬ，１４ＲＲの回転に中間駆動系の回転が同期させられる。第２スタンバイモードは、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲが締結されており、左右後輪１４ＲＬ，１４ＲＲの間で内部循環トルクが発生するものの、左右後輪１４ＲＬ，１４ＲＲの間で差回転の発生を抑制できるために直進安定性に優れている。

これらのスタンバイモードでは、プロペラシャフト５から後輪終減速装置７までの中間駆動系が前輪車輪速又は後輪車輪速に応じて回転している。したがって、ＡＷＤモードへの切換要求が発生した場合に、開放されているクラッチの入出力回転の同期を待つことなくクラッチを締結して、駆動モードをＡＷＤモードへと迅速に切り換えることができる。また、中間駆動系が回転した状態からの接続であるため、クラッチを速やかに締結させた場合であっても、回転慣性モーメントによる騒音や振動、あるいはクラッチ摩耗を抑えることができる。

また、２ＷＤモードから第１スタンバイモード又は第２スタンバイモードへの切り換えは、４ＷＤモードへの切換要求が発生する前にあらかじめ行うものであるため、クラッチを急激に接続させる必要がなく、緩やかに接続することができる。したがって、これらのスタンバイモードへの切り換え時の中間駆動系の急激な回転上昇を抑制することができ、回転慣性モーメントによる騒音や振動、あるいはクラッチ摩耗を抑えることができる。

＜２−３．駆動モードの切り換え＞
本実施形態において、駆動モードは、車速Ｖの大小及び走行路の路面摩擦係数μの大小に応じて切換えられ、省燃費と走行安定性の向上との両立が図られる。特に、ＡＷＤモードへの切換要求がされないまでも、ＡＷＤモードへと切り換えられる可能性が高い状況においては、あらかじめ第１スタンバイモード又は第２スタンバイモードのいずれかに駆動モードが切り換えられる。したがって、ＡＷＤモードへの切り換え時の振動や騒音、クラッチの摩耗を低減しつつ、車両の挙動変化や路面変化に応じて、駆動モードを迅速にＡＷＤモードに切り換えることができる。

具体的には、図６に示すように、車速Ｖを複数の段階に区分するとともに路面状態を複数の段階に区分して現在の車両の走行状態を判定し、駆動モードが対応する駆動モードに切り換えられる。車速Ｖを区分しているのは、車速Ｖによって車両の走行安定性が異なることによる。図６の例では、車速Ｖは高速と中低速とに区分されているが、例えば、６０〜８０ｋｍ／ｈの範囲内の値を基準値として設定し、区分することができる。

また、路面摩擦係数μを区分しているのは、路面状態によって車両の走行安定性が異なることによる。本実施形態においては、タイヤ駆動力や車両挙動等から推定した路面摩擦係数μの値を統計処理して、路面状態を、基本的に、高摩擦状態（高μ状態），中摩擦状態（中μ状態），低摩擦状態（低μ状態）の３段階に区分している。ただし、付随的に、路面摩擦係数μの推定値のバラツキが大きく路面状態を特定し難い場合のμ推定不可状態を設けている。

高μ状態は、乾燥路等のように、路面摩擦係数μが大きく滑りにくい路面状態であることを表している。一方、低μ状態は、雪道や雨天時等のように、路面摩擦係数μが小さく滑りやすい路面状態であることを表している。また、中μ状態は、高μと低μとの中間の路面状態であることを表している。なお、μ推定不可状態は、中μ状態と見なしている。

図６に示したように、車両が中低速走行状態にある場合、路面状態が高μ状態では２ＷＤモードが選択され、路面状態が低μ状態ではＡＷＤモードが選択され、路面状態が中μ状態あるいはμ推定不可状態では第１スタンバイモードが選択される。また、車両が高速走行状態にある場合、路面状態が高μ状態及び中μ状態あるいはμ推定不可状態では第２スタンバイモードが選択され、路面状態が低μ状態ではＡＷＤモードが選択される。

すなわち、路面状態が低μ状態の場合には、車両の走行安定性を重視して、車速にかかわらず４ＷＤモードで車両の駆動制御が行われる。

また、車両が中低速走行状態にある場合、高速走行状態と比較して車両の走行安定性が高いと考えられる。したがって、路面状態が高μ状態の場合には、車両の走行安定性が担保されているものとして、燃費を重視して２ＷＤモードで車両の駆動制御が行われる。一方、路面状態が中μ状態あるいはμ推定不可状態の場合には、駆動モードがＡＷＤモードに切り換えられる可能性があるとして、駆動モードはスタンバイモードに切り換えられる。このときには、内部循環トルクが無く燃費に有利な第１スタンバイモードで車両の駆動制御が行われる。

また、車両が高速走行状態にある場合、車両の走行安定性が比較的低いと考えられる。したがって、路面状態が高μ状態の場合だけでなく、中μ状態あるいはμ推定不可状態の場合でもＡＷＤモードに切り換えられる可能性があるとして、駆動モードはスタンバイモードに切り換えられる。このときには、直進安定性を重視して、第２スタンバイモードで車両の駆動制御が行われる。

＜２−４．駆動力配分制御装置＞
図７は、本実施形態による駆動力配分制御装置として機能するＴＣＵ６０の構成のうち、駆動モード切り換えに関連する部分を機能的なブロックで示している。図７に示したように、ＴＣＵ６０は、路面摩擦係数推定部６０ａ、路面状態判定部６０ｂ、車速判定部６０ｃ、駆動モード設定部６０ｄ、クラッチ制御部６０ｅを備えている。

ＴＣＵ６０は、路面摩擦係数推定部６０ａで路面摩擦係数μを推定し、路面状態判定部６０ｂで路面摩擦係数μの推定値を統計処理して、路面摩擦係数μを高μ状態，中μ状態，低μ状態に区分して判定する。また、ＴＣＵ６０は、車速判定部６０ｃで車速を検出し、車速を高速又は中低速に区分して判定する。

さらに、ＴＣＵ６０は、駆動モード設定部６０ｄで、車速Ｖ及び路面状態に応じて駆動モード（２ＷＤモード，ＡＷＤモード，第１スタンバイモード，第２スタンバイモード）を決定する。そして、ＴＣＵ６０は、決定した駆動モードに応じて、クラッチ制御部６０ｅを介してセンタークラッチ２０、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの作動を制御する。これにより、低μの路面状態での走行安定性が向上するとともに、駆動モードがＡＷＤモードに切り換えられる可能性が高い場合には、駆動モードは車両の走行状態に応じたスタンバイモードにあらかじめ切り換えられる。

具体的には、路面摩擦係数推定部６０ａは、所定の時間刻み毎にタイヤ駆動力や車両挙動等から路面摩擦係数μを推定・演算し、時系列的なμ推定値を出力する。この路面摩擦係数μを推定する方法は特に限定されるものではなく、既知の技術を用いることができる。

例えば、車速と車輪のすべり角に基づいて路面摩擦係数をあらかじめ定めた設定値に復帰させる復帰速度を設定し、この復帰速度で設定値に路面摩擦係数を復帰させていくことで路面摩擦係数を推定するようにしてもよい。より具体的には、操舵系の推定ラック推力と基準ラック推力との偏差の関係により、車輸の摩擦円利用率、あるいはあらかじめ定めた設定値（例えば、１．０）に、路面摩擦係数を復帰させていくことにより、路面摩擦係数を推定することができる。

また、適応制御理論を用いて、操舵角，車速，ヨーレート等から路面摩擦係数を推定する方法に対し、路面摩擦係数の推定が不可能な状況（例えば、操舵角が０の場合等）を検出した場合に、車速Ｖと前輪すべり角βｆに基づいて路面摩擦係数μをあらかじめ定めた設定値（例えば、１．０）に復帰させる復帰速度Ｖμをあらかじめ設定しておいたマップを参照して定め、この復帰速度Ｖμで路面摩擦係数を復帰させていきながら路面摩擦係数μを演算するようにしてもよい。さらには、オブザーバを用いて路面摩擦係数μを推定するようにしてもよい。

路面状態判定部６０ｂは、路面摩擦係数推定部６０ａから出力されるμ推定値の時系列データを統計処理して、路面状態が高μ、中μ、低μのいずれの状態であるかを判定する。路面状態の判定は、例えば、以下のように行うことができる。

まず、路面状態判定部６０ｂは、直近の所定時間におけるμ推定値の平均値を求め、このμ推定平均値μａｖｅを上下の閾値μＨ，μＬ（例えば、μＨ＝０．８、μＬ＝０．５）と比較して、以下のように路面状態を仮判定する。
μａｖｅ≧μＨ → 高μ状態
μＨ＞μａｖｅ＞μＬ → 中μ状態
μａｖｅ≦μＬ → 低μ状態

また、同時に、路面状態判定部６０ｂは、μ推定値のバラツキを求め、このバラツキが設定値よりも大きい場合、路面状態を特定し難いと判断して高μ状態の仮判定を中μ状態に変更して確定する。例えば、μ推定値の標準偏差σが設定値σＨ（例えば、σＨ＝０．２）より大きい場合、μ推定のバラツキが大きく路面状態を特定し難いと判断して、高μ状態の仮判定を中μ状態に変更する。

高μ状態の仮判定に対してμ推定値のバラツキを考慮するのは、路面状態を特定し難い状況で駆動モードを２ＷＤモードに切り換えると、走行安定性の悪化を招く可能性があるからである。このような場合、中μ状態としてあらかじめスタンバイモードにしておき、迅速なＡＷＤモードに切り換え可能とする。中μ状態及び低μ状態の仮判定は、μ推定値のバラツキに拘わらず、仮判定の判定結果をそのまま確定する。

車速判定部６０ｃは、車輪速センサ１５ＦＬ，１５ＦＲ，１５ＲＬ，１５ＲＲ、あるいは、トランスミッション出力軸回転センサ６２のセンサ信号に基づいて車速を求める。そして、基準値Ｖ０以上か否かによって、例えば、６０〜８０ｋｍ／ｈの範囲内で設定された基準値Ｖ０以上か否かによって、車速Ｖを高速と中低速とに区分する。

駆動モード設定部６０ｄは、車速Ｖ及び路面状態の判定結果に対応して駆動モードを設定し、クラッチ制御部６０ｅにセンタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの作動制御を指示する。本実施形態では、路面状態の判定結果に対応した駆動モードが、図６に示したように設定される。

クラッチ制御部６０ｅは、駆動モード設定部６０ｄで設定された駆動モードに応じて、以下のように、センタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの作動を制御する。
２ＷＤモード ：センタークラッチ２０ → 開放
アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲ → 開放
第１スタンバイモード：センタークラッチ２０ → 締結
（トランスミッション出力軸２ａの回転に中間駆動系が同調回転
可能な締結力で締結）
アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲ → 開放
第２スタンバイモード：センタークラッチ２０ → 開放
アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲ → 締結
（後輪左右ドライブ軸１３ＲＬ，１３ＲＲの回転に中間駆動系が
同調回転可能な締結力で締結）
ＡＷＤモード ：センタークラッチ２０ → 締結
（運転状態に応じた締結力で締結）
アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲ → 締結
（左右差を確保しつつ、左右の締結力の総和がセンタークラッチ
２０の締結力相当となるように制御）

＜２−５．駆動モード切換処理のフローチャート＞
以上説明した駆動力配分制御装置による駆動モードの切換処理は、具体的には、図８のフローチャートに示すプログラム処理によって実現される。以下、図８のフローチャートに示す駆動モード切換制御ルーチンについて説明する。

この駆動モード切換制御ルーチンでは、まず、ＴＣＵ６０は車速Ｖを検出する（Ｓ１０２）。次いで、ＴＣＵ６０は、μ推定値の時系列データを読み込んで統計処理し、平均値μａｖｅ及び標準偏差σを算出する（Ｓ１０４）。

次いで、ＴＣＵ６０は、検出した車速Ｖをあらかじめ設定した基準値Ｖ０と比較して、高速か否かを判定する（Ｓ１０６）。高速走行状態である場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ＴＣＵ６０は、算出したμ推定値の平均値μａｖｅを下側の閾値μＬと比較して、現在の路面状態が低μ状態か否かを判定する（Ｓ１０８）。

μａｖｅ≦μＬであり、低μ状態である場合には（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、駆動モードをＡＷＤモードとすべくセンタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを制御する（Ｓ１１６）。

ＡＷＤモードでは、センタークラッチ２０の締結トルクＴｃは、例えば、アクセル開度（又は前後加速度）と横加速度とをパラメータとするマップ等を参照して設定され、同じアクセル開度では横加速度が大きくなるほど、締結トルクが大きくされる。

また、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクＴＬ，ＴＲは、左右後輸の差動制限トルクを発生させる必要左右差トルクΔＴ＿ＬＲの総和がセンタークラッチ２０の締結トルクＴｃとなるように制御される。必要左右差トルクΔＴ＿ＬＲは、例えば、下式に示すように、操舵特性による理想ヨーレートγｉとヨーレートセンサ７３によって検出される実ヨーレートγｒとの差に実車走行試験等によって求められる固定ゲインＫｍを乗算して求められる必要付加モーメントＭ、車両トレッドＬｔｒｅａｄ、タイヤ半径Ｒｔから求めることができる。理想ヨーレートγｉは、操舵角θｈａｎにヨーレートゲインＫｈａｎ＿ｙａｗを乗算して求められる。
γｉ＝θｈａｎ×Ｋｈａｎ＿ｙａｗ
Ｍ＝（γｉ−γｒ）×Ｋｍ
ΔＴ＿ＬＲ＝Ｍ／（Ｌｔｒｅａｄ／２）×Ｒｔ

ここで、必要左右差トルクΔＴ＿ＬＲを、ΔＴ＿ＬＲ＝ＴＬ−ＴＲとすると、アクスルクラッチ２１ＲＬの締結トルクＴＬ、アクスルクラッチ２１ＲＲの締結トルクＴＲは、それぞれ、以下の式によって表すことができ、これを、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲに対する制御出力値とする。このＡＷＤモードでは、低μの滑りやすい路面状態において、ベクタリング効果を含めた四輪の安定した駆動力で走行安定性を向上することができる。
ＴＬ＝（Ｔｃ＋ΔＴ＿ＬＲ）／２
ＴＲ＝（Ｔｃ−ΔＴ＿ＬＲ）／２

一方、μａｖｅ＞μＬであり、低μ状態でない場合には（Ｓ１０８：Ｎｏ）、駆動モードを第２スタンバイモードにセットする（Ｓ１１８）。この第２スタンバイモードでは、センタークラッチ２０を開放した状態でアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを所定の締結トルクで締結する。

この第２スタンバイモードにおけるアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクは、左右の差回転をどれくらい抑制したいかに基づく値、あるいは、中間駆動系の慣性力によって定まる機種毎の値であり、後輪左右ドライブ軸１３ＲＬ，１３ＲＲの回転に中間駆動系の回転を同期させることのできる締結トルクとして与えられる。そのため、センタークラッチ２０を急激に締結する必要が生じた際に、クラッチ前後の回転数の同期を待たずに迅速に締結させることができ、また、回転慣性モーメントによる騒音や振動、クラッチ摩耗を抑制することができる。

一方、低速走行状態の場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０８と同様の手順で、現在の路面状態が低μ状態か否かを判定する（Ｓ１１０）。μａｖｅ≦μＬであり、低μ状態である場合には（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、駆動モードをＡＷＤモードとすべくセンタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを制御する（Ｓ１１６）。

μａｖｅ＞μＬであり、低μ状態でない場合には（Ｓ１１０：Ｎｏ）、μ推定値の平均値μａｖｅを上側の閾値μＨと比較して高μ状態か否かを判定する（Ｓ１１２）。μａｖｅ≧μＨの場合には（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、高μ状態であると仮判定したうえで、μ推定値の標準偏差σを設定値σＨと比較して、μ推定値のバラツキが大きく、路面状態を特定し難い状況か否かを判定する（Ｓ１１４）。

σ≦σＨであり、μ推定値のバラツキが大きくない場合には（Ｓ１１４：Ｎｏ）、高μ状態の仮判定を確定して、駆動モードを２ＷＤモードにセットして、センタークラッチ２０及びアクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを全て開放する（Ｓ１２０）。これにより、トランスミッション出力軸２ａから中間駆動系が分離され、高μ路走行時におけるフリクションロス及び内部循環トルクを低減して、省燃費走行を実現することが可能となる。

一方、μＬ＜μａｖｅ＜μＨであり、中μ状態と確定した場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、あるいは、σ＞σＨであり、μ推定値のバラツキが大きく、高μ状態の仮判定を変更して中μ状態として確定した場合には（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、駆動モードを第１スタンバイモードにセットする（Ｓ１２２）。この第１スタンバイモードでは、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを開放した状態でセンタークラッチ２０を所定の締結トルクで締結する。

この第１スタンバイモードにおけるセンタークラッチ２０の締結トルクは、中間駆動系の慣性力によって定まる機種毎の値であり、トランスミッション出力軸２ａの回転に中間駆動系の回転を同期させることのできる締結トルクとして与えられる。そのため、アクスルクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを急激に締結する必要が生じた際に、クラッチ前後の回転数の同期を待たずに迅速に締結させることができ、また、回転慣性モーメントによる騒音や振動、クラッチ摩耗を抑制することができる。

以上説明した実施形態による駆動力配分制御装置は、路面摩擦係数μに基づく路面状態に応じて、２ＷＤモード、ＡＷＤモード、第１スタンバイモード、第２スタンバイモードを切り換えて駆動力配分を最適化することができ、省燃費と走行安定性の向上とを実現して車両としての商品性を向上することができる。特に、ＡＷＤモードへの切換要求が発生する前に、あらかじめ第１のスタンバイモード又は第２のスタンバイモードに駆動モードが切り換えられるため、ＡＷＤモードへの切換要求が発生した場合には接続するクラッチ前後の回転数の同期を待たずに迅速にクラッチを接続することができる。

また、本実施形態による駆動力配分制御装置では、路面摩擦係数μに基づく路面状態と併せてさらに車速Ｖに応じて第１スタンバイモード又は第２スタンバイモードが選択されるため、車両の走行状態の違いによる走行安定性に応じた適切なスタンバイモードが実現される。したがって、スタンバイモードにおいても、省燃費と走行安定性の向上とをバランスよく実現することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ エンジン
２ 自動変速装置
３ トランスフア
７ 後輪終減速装置
２０ センタークラッチ
２１ＲＬ，２１ＲＲ アクスルクラッチ
６０ トランスミッション制御ユニット（駆動力配分制御装置）
６０ａ 路面摩擦係数推定部
６０ｂ 路面状態判定部
６０ｃ 駆動モード設定部
６０ｄ クラッチ制御部
Ｖ 車速
μ 路面摩擦係数
Ｔｃ，ＴＬ，ＴＲ 締結トルク

Claims (1)

1. 前輪側と後輪側とに駆動力を配分するセンタークラッチと、前輪側又は後輪側の終減速装置と左右のドライブ軸との間に介装される左右のアクスルクラッチと、を有する車両の駆動力配分制御装置であって、
   車両の走行中に走行路の路面摩擦係数の推定値に基づいて路面状態を高摩擦状態、中摩擦状態、低摩擦状態のいずれかに区分して判定する路面状態判定部と、
   前記路面状態が高摩擦状態のときには前記センタークラッチ及び前記左右のアクスルクラッチをともに開放する二輪駆動モードに設定し、
   前記路面状態が低摩擦状態のときには前記センタークラッチ及び前記左右のアクスルクラッチをともに締結する全輪駆動モードに設定し、
   前記路面状態が中摩擦状態のときには前記センタークラッチ又は前記左右のアクスルクラッチのいずれか一方を開放し、他方を締結するスタンバイモードに設定する駆動モード設定部と、
   を備えることを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。

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