JP6641216B2 - 全輪駆動車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、全輪駆動車の制御装置に関し、特に、センタデファレンシャルの差動制限制御と、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）のトラクション制御との協調制御機能を有する全輪駆動車の制御装置に関する。

従来から、急坂路や、凸凹の多い悪路、滑りやすい路面（例えば雪道や泥路）などでの走破性が優れている全輪駆動（ＡＷＤ）車（又は４輪駆動（４ＷＤ）車）が広く実用化されている。このようなＡＷＤ車では、例えばステアリングホイールを大きく操舵したときに、４輪の回転差によって生じるブレーキング現象を防止するため、前輪と後輪との回転差（差動）を許容しつつ、前輪と後輪に駆動トルクを伝達するセンタデファレンシャル（以下、単に「センタデフ」ともいう）を備えている。また、センタデフを搭載したＡＷＤ車では、例えば、一部の車輪がスリップしやすい路面に乗って空転したときに、センタデフが差動回転し、他の車輪への伝達トルクがゼロになることを防止するために、センタデフ（前後輪）の差動を制限し、スリップしない車輪に駆動力を伝える差動制限装置（ＬＳＤ：Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓｌｉｐ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を備えている。

一方、近年、車両制動時に車輪のロックを抑制して車両の安定性を確保するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、車両加速時に車輪のスリップを抑制して車両の安定性を確保するトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、及び、前・後輪の横滑りを感知して、各車輪のブレーキ力やエンジン出力を制御し、車両挙動を安定させる（横滑りを緩和する）車両挙動安定化システム／横滑り防止システム（ＶＤＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ））などが実用化されており、上述したＡＷＤ車にも搭載されている。

ここで、特許文献１には、センタデファレンシャルの差動制限制御と、トラクション制御システム（ＴＣＳ）との協調制御（ＴＣＳ協調制御）を行う４輪駆動車の駆動力制御装置が開示されている。より具体的には、この４輪駆動車の駆動力制御装置は、後輪へのエンジン駆動系の途中に設けられる摩擦クラッチ（差動制限装置）と、クラッチ締結力が高いほど前輪と後輪の駆動力配分率を等配分率側に変更する制御を行う４ＷＤコントローラを備えている。そして、トラクション制御システムによる駆動力低減制御中（トラクション制御中）であり、且つ、クラッチ入力トルク検出値からクラッチ伝達トルク検出値を減じた値が所定値より小さく、且つ、左右の車輪速度がほぼ等しい場合、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減させる指令が、前後輪駆動力配分制御システムに対し出力される。

すなわち、この４輪駆動車の駆動力制御装置によれば、トラクション制御システムが作動中であり、推定車体速が上ずる可能性があるときに、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力が低減される（ＴＣＳ協調制御が実行される）ため、トラクション制御システムによる加速スリップ判定の必要時に４輪の車輪速度の同期が防止され、検出される車輪速度に基づく車体速の推定精度を確保することができる。

特許第３６４２０４１号公報

上述したように、特許文献１の４輪駆動車の駆動力制御装置によれば、トラクション制御システムによる駆動力低減制御中（トラクション制御中）に、摩擦クラッチに対するクラッチ締結力を低減するＴＣＳ協調制御が実行されること（すなわち、前後輪の差動が許容さること）により、４輪駆動による本来の車両加速性能の確保と車体速推定精度の確保との両立を達成することができる。

しかしながら、ＴＣＳ協調制御を実行する場合には、次のような問題点が生じ得る。すなわち、トラクション制御を実行したにもかかわらず車輪のスリップを抑制できなかった場合（前後輪の差回転が収束しなかった場合）、トラクション制御の実行中に、ＴＣＳ協調制御によってクラッチトルクが下げられていた（差動が許容されていた）ため、トラクション制御打切り時（制御放棄時）に前輪と後輪との速度差（差回転）が大きくなっているおそれがある。このような状態で、ＴＣＳ協調制御が終了して通常制御に切り替わり、クラッチ締結力が増大されると（前後輪の差動が制限されると）、クラッチ締結による発熱量が増大することにより、クラッチの耐久性が劣化するおそれがある

一方、ＴＣＳ協調制御を禁止した場合には、前後輪の差動が制限され、差回転が収束するため、クラッチの耐久性保護の観点からは上述した問題が解決されるが、前後輪の差動が制限されることにより、すべての車輪がスリップ状態（全輪スリップ状態）になり、推定車体速と実際の車体速（実車体速）とが乖離する（すなわち、推定車体速の推定精度が悪化する）おそれがある。そして、そのような状況において、ブレーキペダルが踏み込まれると、ＡＢＳ性能（ブレーキ性能）を低下させるおそれがある。そのため、従来は、クラッチの耐久性を上げることで対策していたが、クラッチの耐久性を上げようとすると、サイズの大型化やコストアップ等などを招くという問題があった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、センタデファレンシャルの差動制限制御と、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）のトラクション制御との協調制御機能を有する全輪駆動車（ＡＷＤ車）の制御装置であって、トラクション制御によって車輪のスリップを抑制できなかった場合であっても、差動を制限するクラッチの耐久性の劣化を防止でき、かつアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のブレーキ性能を確保することが可能な全輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る全輪駆動車の制御装置は、締結力に応じて前後車輪の差動を制限自在なクラッチを有し、入力される駆動力を前輪側と後輪側とに分配して出力するセンタデファレンシャルユニットと、クラッチの締結力を調節するクラッチ制御手段と、前輪及び後輪それぞれの車輪速を検出する車輪速検出手段と、車輪を駆動する際に、該車輪にスリップが発生した場合、該車輪の駆動力を低減してスリップを抑制するトラクション制御を実行するトラクション制御手段とを備え、クラッチ制御手段が、トラクション制御手段によりトラクション制御が実行される際に、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合よりも、前後車輪の差動を許容するように、クラッチの締結力を低下させ、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合よりも、前後車輪の差動を制限するように、クラッチの締結力を増大することを特徴とする。

本発明に係る全輪駆動車の制御装置によれば、トラクション制御が実行される際に、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、前後車輪の差動を許容するように、クラッチの締結力が下げられる（すなわち、ＴＣＳ協調制御が実行される）。それにより、全輪（四輪）スリップが防止されて、推定車体速と実車体速との乖離が小さくなるため、ブレーキペダルが踏み込まれたとしても、ＡＢＳ性能（ブレーキ性能）を満足することができる。一方、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、前後車輪の差動を制限するように、クラッチの締結力が上げられる（すなわち、ＴＣＳ協調制御が禁止される）。そのため、前後輪の速度差（差回転）が減少し、トラクション制御が放棄された（打ち切られた）場合であっても、クラッチの耐久性劣化を防止することができる。なお、ＴＣＳ協調制御を禁止して差動を制限した場合には、全輪（四輪）スリップ状態となり、推定車体速と実車体速との乖離が大きくなる（推定車体速の推定精度が悪化する）おそれはあるが、車速が低い領域（所定速以下）であるためＡＢＳ性能に対する影響は問題とならない。その結果、トラクション制御によって車輪のスリップを抑制できなかった場合であっても、差動を制限するクラッチの耐久性の劣化を防止でき、かつアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のブレーキ性能を確保することが可能となる。

本発明に係る全輪駆動車の制御装置では、クラッチ制御手段が、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、クラッチの締結力を所定値に固定し、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、クラッチの締結力を車両の運転状態に応じて調節することが好ましい。

この場合、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、クラッチの締結力が所定値に固定される。そのため、前後車輪の差動が許容され、トラクション制御との協調制御を適切に実行することができる。一方、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、クラッチの締結力が車両の運転状態（例えば、入力トルクや車輪速度など）に応じて調節される。そのため、車両の運転状態に応じて適切に前後輪の差動を制限することが可能となる。

本発明に係る全輪駆動車の制御装置では、クラッチ制御手段が、左右前輪の車輪速の平均値を求めて上記前輪車輪速とするとともに、左右後輪の車輪速の平均値を求めて上記後輪車輪速とすることが好ましい。

この場合、左右前輪の車輪速度の平均値（平均車輪速）が求められて前輪車輪速度とされるとともに、左右後輪の車輪速度の平均値（平均車輪速）が求められて後輪車輪速度とされる。そのため、例えば、前後スプリットμ路などにおいて、スリップしている側の車輪の車輪速が急激に上昇するような状況（走行環境）であっても、前後輪のうち遅い方の車輪速を基準としてＴＣＳ協調制御の実行可否を適確に判断することができる。

本発明に係る全輪駆動車の制御装置では、センタデファレンシャルユニットが、入力軸、前輪側出力軸、及び後輪側出力軸それぞれと対応付けられて接続される、サンギヤ、プラネタリピニオン、及びリングギヤを含んで構成されるプラネタリギヤユニット（遊星歯車機構）を有し、上記クラッチが、前輪側出力軸と後輪側出力軸との間に介装されていることが好ましい。

この場合、上記クラッチが、前輪側出力軸と後輪側出力軸との間に介装される。そのため、当該クラッチの締結力を調節することにより、前後車輪の差動制限（トルク配分）を調節することが可能となる。

本発明によれば、センタデファレンシャルの差動制限制御と、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）のトラクション制御との協調制御機能を有する全輪駆動車（ＡＷＤ車）の制御装置において、トラクション制御によって車輪のスリップを抑制できなかった場合であっても、差動を制限するクラッチの耐久性の劣化を防止でき、かつアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のブレーキ性能を確保することが可能となる。

実施形態に係る全輪駆動車の制御装置が搭載されたＡＷＤ車のパワートレイン及び駆動力伝達系の全体構成を示すブロック図である。 実施形態に係る全輪駆動車の制御装置によるＬＳＤクラッチ制御（差動制限処理）の処理手順を示すフローチャートである。 後輪車輪速、前輪車輪速、及び車体速それぞれの変化の一例を示すタイミングチャートである。 ＬＳＤトルク、ＴＣＳ実行フラグ、及び前後差回転それぞれの変化の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る全輪駆動車の制御装置１の構成について説明する。図１は、全輪駆動車の制御装置１が搭載されたＡＷＤ（Ａｌｌ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ：全輪駆動）車４のパワートレイン及び駆動力伝達系の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るＡＷＤ車４は、差動制限（ＬＳＤ）機能を有するセンタデファレンシャルユニット４０を搭載したフルタイム式ＡＷＤ車である。特に、ＡＷＤ車４は、センタデファレンシャルユニット４０の差動制限制御と、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）のトラクション制御との協調制御機能を有するフルタイム式ＡＷＤ車である。

エンジン２０は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２０では、エアクリーナ（図示省略）から吸入された空気が、吸気管に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）により絞られ、インテークマニホールドを通り、エンジン２０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナから吸入された空気の量はエアフローメータ８１により検出される。さらに、スロットルバルブには、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ８２が配設されている。各気筒には、燃料を噴射するインジェクタが取り付けられている。また、各気筒には混合気に点火する点火プラグ、及び該点火プラグに高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイルが取り付けられている。エンジン２０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタによって噴射された燃料との混合気が点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管を通して排出される。

上述したエアフローメータ８１、スロットル開度センサ８２に加え、エンジン２０のカムシャフト近傍には、エンジン２０の気筒判別を行うためのカム角センサが取り付けられている。また、エンジン２０のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランク角センサが取り付けられている。これらのセンサは、後述するエンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８０に接続されている。また、ＥＣＵ８０には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ８３、及びエンジン２０の冷却水の温度を検出する水温センサ８４等の各種センサも接続されている。

エンジン２０の出力軸（クランク軸）２１には、例えば、乾式クラッチ２２を介して、エンジン２０からの駆動力を変換して出力する手動変速機（ＭＴ）３０が接続されている。手動変速機３０は、変速操作を手動で行う変速機であり、例えば、入出力軸同心型のものが用いられる。手動変速機３０としては、公知なもの、すなわち、各変速段の駆動ギヤと従動ギヤを２軸に配置するとともに、ギヤの隣に同期機構とそれを作動させるカップリングスリーブ、シフトフォーク、ストライキングロッドなどを配置し、シフトレバーと連結したものを用いることができる。なお、手動変速機（ＭＴ）に代えて、例えば、有段自動変速機（ＡＴ）や、無段変速機（ＣＶＴ）、ＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）など、他の形式の変速機を用いてもよい。

手動変速機３０の出力軸３０ａには、センタデファレンシャルユニット４０が接続されている。手動変速機３０で変換された駆動力は、センタデファレンシャルユニット４０によって分配され、フロントドライブシャフト４３、及びプロペラシャフト４６それぞれに出力（伝達）される。本実施形態では、センタデファレンシャルユニット４０として、前後不等トルク配分となるプラネタリギヤユニット４１からなるセンタデファレンシャル（４１）に多板クラッチ（以下「ＬＳＤクラッチ」ともいう）４２からなる差動制限機構を組み合わせ、そのＬＳＤクラッチ４２の締結力（すなわち差動制限の強さ）を電気的に調節可能なシステムを採用した。なお、センタデファレンシャルユニット４０には、上述した構成に加えて、路面反力に差が出た瞬間に差動制限力を発生させるため、トルク差でクラッチ圧着力を立ち上げるカム機構も組み込まれている。センタデファレンシャルユニット４０では、例えば、前輪４１：後輪５９のトルク配分を基本とし、ＬＳＤクラッチ４２による、走行状況に応じた前後トルク配分により、大きな駆動力を発揮しながら安定性を確保している。

より具体的には、プラネタリギヤユニット（センタデフ）４１は、サンギヤ４１ａ、プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）４１ｂ、及びリングギヤ（インターナルギヤ）４１ｃを有して構成されている。プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）４１ｂには手動変速機３０の出力軸３０ａ（特許請求の範囲に記載の入力軸に相当）が接続されており、エンジン１０から伝達された駆動力が入力される。サンギヤ４１ａにはフロントドライブシャフト４３（前輪側出力軸に相当）が接続されており、前輪側に駆動力が伝達（出力）される。リングギヤ（インターナルギヤ）４１ｃにはプロペラシャフト４６（後輪側出力軸に相当）が接続されており、後輪側に駆動力が伝達（出力）される。なお、プラネタリギヤユニット４１の各要素と、出力軸３０ａ、フロントドライブシャフト４３、及びプロペラシャフト４６との接続関係は、本実施形態に限られることなく、任意に対応付けることができる。

また、センタデフレンシャルユニット４０では、後輪出力を担うリングギヤ４１ｃと、前輪出力を担うサンギヤ４１ａとの間に差動制限を行うＬＳＤクラッチ（多板クラッチ）４２が組み込まれており、該ＬＳＤクラッチ４２を挟んで対向するように配設された、電磁ソレノイド（電磁石）及びトルクカム（図示省略）それぞれから圧着力（締結力）が加えられる構成とされている。

ＬＳＤクラッチ４２は、その締結力に応じて、前後輪へのトルク配分を可変するとともに、差動制限機能を発揮する。ＬＳＤクラッチ４２としては、例えば、電気的に締結力（締結・解放）を調節することができる電磁クラッチ等が好適に用いられる。なお、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（差動制限）は、ＡＷＤコントロールユニット（以下「ＡＷＤＣＵ」という）６０によって制御される（詳細は後述する）。

上述したように、手動変速機３０からの入力（駆動力）は、プラネタリギヤユニット４１に伝えられ、サンギヤ４１ａから前輪１０ＦＬ，１０ＦＲへ出力されるとともに、外周のリングギヤ４１ｃから後輪１０ＲＬ，１０ＲＲへ出力される。より詳細には、手動変速機３０からの入力（駆動力）は、プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）４１ｂに伝えられ、サンギヤ４１ａからフロントドライブシャフト４３を介してフロントデファレンシャル（以下「フロントデフ」ともいう）４４に伝達される。フロントデフ４４は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ４４からの駆動力は、左前輪ドライブシャフト４５Ｌを介して左前輪１０ＦＬに伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフト４５Ｒを介して右前輪１０ＦＲに伝達される。

一方、プラネタリギヤユニット４１に伝えられた入力（駆動力）は、外周のリングギヤ４１ｃからプロペラシャフト４６を介してリヤディファレンシャル（以下「リヤデフ」ともいう）４７に伝達される。リヤデフ４７には左後輪ドライブシャフト４８Ｌ及び右後輪ドライブシャフト４８Ｒが接続されている。リヤデフ４７からの駆動力は、左後輪ドライブシャフト４８Ｌを介して左後輪１０ＲＬに伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフト４８Ｒを介して右後輪１０ＲＲに伝達される。

各車輪１０ＦＲ〜１０ＲＲ（以下、すべての車輪１０ＦＲ〜１０ＲＲを総称して車輪１０ということもある）それぞれには、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＲを制動するブレーキ１１ＦＲ〜１１ＲＲ（以下、すべてのブレーキ１１ＦＲ〜１１ＲＲを総称してブレーキ１１ということもある）が取り付けられている。また、各車輪１０ＦＲ〜１０ＲＲそれぞれには、車輪回転速度を検出する車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＲ（以下、すべての車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＲを総称して車輪速センサ１２ということもある）が取り付けられている。

本実施形態では、ブレーキ１１として、ディスクブレーキを採用した。ブレーキ１１は、ＡＷＤ車４の車輪１０に取り付けられたブレーキディスクと、ブレーキパッド及びホイールシリンダを内蔵したブレーキキャリパを有して構成されている。ブレーキ時（制動時）には、油圧によりブレーキパッドがブレーキディスクに押圧され、摩擦力によってブレーキディスクと連結されている車輪１０が制動される。なお、本実施形態で用いられているブレーキ１０は、ディスクブレーキであるが、摩擦材をドラムの内周面に押し付けて制動するドラムブレーキ等を用いてもよい。

車輪速度センサ１２は、車輪１０とともに回転するロータ（ギヤロータ、又は磁気ロータ）による磁界の変化を検出する非接触型センサであり、例えば、ロータ回転をホール素子やＭＲ素子で検出する半導体方式が好適に用いられる。車輪速度センサ１２は、特許請求の範囲に記載の車輪速検出手段に相当する。

また、ＡＷＤ車４には、車輪１０を駆動する際（車両加速時）に、該車輪１０にスリップが発生した場合、エンジントルクダウン制御やブレーキ制御により、該車輪１０の駆動力を低減してスリップを抑制するトラクション制御を実行するトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、急制動や滑りやすい路面で制動した場合に生じる車輪ロックを防止し、各車輪１０のスリップ率を適正に保つことで、制動時の方向安定性と操舵性を確保するとともに、最適な制動力を得るアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、及び、前後輪の横滑りを感知して、各車輪のブレーキ力やエンジン出力を制御し、車両挙動を安定させる（横滑りを緩和する）車両挙動安定化システム／横滑り防止システム（ＶＤＣ）が搭載されている。なお、詳細は後述する。

上述したように、ＬＳＤクラッチ４２の締結力の制御（差動制限）はＡＷＤＣＵ６０によって実行される。ここで、ＡＷＤＣＵ６０には、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン２０を総合的に制御するＥＣＵ８０、及び、ＶＤＣコントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）５０等と相互に通信可能に接続されている。

ＡＷＤＣＵ６０、ＥＣＵ８０、及びＶＤＣＵ５０は、それぞれ、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＥＣＵ８０では、カム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサの出力によって検出されたクランクシャフトの回転位置の変化からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ８０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、及び水温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びにスロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン２０を総合的に制御する。

また、ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン回転数、アクセルペダル開度、エンジン軸トルク、及びエンジン水温（冷却水温度）等の各種情報をＡＷＤＣＵ等に送信する。

ＶＤＣＵ５０には、４つの車輪速センサ１１ＦＬ〜１１ＲＲ、及びブレーキスイッチ５７などが接続されている。車輪速センサ１１ＦＬ〜１１ＲＲは、上述したように、車輪１０ＦＬ〜１０ＲＲの中心に取り付けられた歯車の回転を磁気ピックアップ等によって検出することにより、車輪１０ＦＬ〜１０ＲＲの回転状態を検出する。また、ＶＤＣＵ５０は、ＣＡＮ１００を介して、ＡＷＤＣＵ６０から、操舵角、前後加速度、横加速度、ヨーレート等の情報を受信する。

ＶＤＣＵ５０は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキ）機能を司るＡＢＳ制御部５１、ＴＣＳ（トラクションコントロール）機能を司るＴＣＳ制御部５２、及びＶＤＣ（横滑り防止）機能を司るＶＤＣ制御部５３を機能的に備えている。ＡＢＳ制御部５１は、各車輪１０ＦＬ〜１０ＲＲに設けた車輪速度センサ１１ＦＬ〜１１ＲＲの回転情報を基に車体速推定行い、各車輪１０ＦＬ〜１０ＲＲのスリップ状態を推定して、マスタバック（マスタシリンダ）５５とホイールシリンダ間に設けられたＶＤＣユニット（ＶＤＣアククエータ）５４を駆動させ、制動時の各輪ブレーキ油圧（ホイールシリンダ油圧）を独立に（ロックを防止するように）制御する。ここで、ＶＤＣユニット５４は、ＶＤＣＵ５０（ＡＢＳ制御部５１）からの制御指令により制動時（ブレーキ時）のホイールシリンダ油圧を調節する。

ＴＣＳ制御部５２は、滑りやすい路面や過大な駆動力によって生ずる駆動輪の空転を抑えて、発進時や加速時の車両安定性と加速性を確保する。そのため、ＶＤＣユニット５４には、各輪独立に自動加圧できる機能が付加されている。すなわち、ＴＣＳ制御部５２（ＶＤＣＵ５０）は、特許請求の範囲に記載のトラクション制御手段として機能する。

ＶＤＣ制御部５３は、例えば、オーバースピードでコーナーに侵入した際や、急激なハンドル操作などによって車両姿勢（挙動）が乱れた際に、横滑りを防ぎ、優れた走行安定性を確保する。ＶＤＣ制御部５３は、車両姿勢（挙動）等を上記センサ等によって検知し、オーバーステアと判断するとコーナー外側の前輪１０ＦＬ，１０ＦＲにブレーキをかけ、逆にアンダーステアと判断した場合は、エンジンパワーを落とすとともにコーナー内側の後輪１０ＲＬ，１０ＲＲにブレーキをかける等のコントロールを、運転状況に応じて自動的に制御する。

ＶＤＣＵ５０は、検出した各車輪１０の車輪速、ＡＢＳ制御・ＴＣＳ制御・ＶＤＣ制御が実行中であるか否かを示す情報（ＡＢＳ実行フラグ・ＴＣＳ実行フラグ・ＶＤＣ実行フラグ）、及び制動情報（ブレーキング情報）等を、ＣＡＮ１００を介してＡＷＤＣＵ６０等に送信する。

ＡＷＤＣＵ６０には、操舵角センサ１６、前後加速度（前後Ｇ）センサ６３、横加速度（横Ｇ）センサ６４、ヨーレートセンサ６５などが接続されている。前後加速度センサ６３は、ＡＷＤ車４に作用する前後方向の加速度（以下、単に「加速度」ともいう）を検出し、横加速度センサ８３は、ＡＷＤ車４に作用する横方向の加速度を検出する。操舵角センサ１６は、ピニオンシャフトの回転角を検出することにより、操舵輪である前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの操舵角（すなわちステアリングホイールの操舵角）を検出する。ヨーレートセンサ６５はＡＷＤ車４のヨーレートを検出する。

また、ＡＷＤＣＵ６０は、ＣＡＮ１００を介して、ＶＤＣＵ５０から、各車輪１０の車輪速、ＡＢＳ制御・ＴＣＳ制御・ＶＤＣ制御が実行中であるか否かを示す情報（ＡＢＳ実行フラグ・ＴＣＳ実行フラグ・ＶＤＣ実行フラグ）、及び制動情報（ブレーキング情報）等を受信するとともに、ＥＣＵ８０から、エンジン回転数、アクセルペダル開度、及びエンジン軸トルク（出力トルク）等の情報を受信する。一方、ＡＷＤＣＵ６０は、取得した操舵角、前後加速度、横加速度、ヨーレート等を、ＣＡＮ１００を介して、ＶＤＣＵ５０等に送信する。

ＡＷＤＣＵ６０は、上述した各種センサ等から取得した情報、及びＣＡＮ１００を介して取得した各種情報に基づいて、ＬＳＤクラッチ制御（差動制限制御／トルク配分制御）を実行する。特に、ＡＷＤＣＵ６０は、トラクション制御によって車輪１０のスリップを抑制できなかった場合であっても、ＬＳＤクラッチ４２の耐久性の劣化を防止でき、かつアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のブレーキ性能を確保する機能を有している。そのため、ＡＷＤＣＵ６０は、ＬＳＤクラッチ制御部６１を機能的に有している。ＡＷＤＣＵ６０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、ＬＳＤクラッチ制御部６１の機能が実現される。

ＬＳＤクラッチ制御部６１は、ＬＳＤクラッチ４２に印加する電力を調節することにより、ＬＳＤクラッチ４２の締結力を制御（すなわちＬＳＤトルクを制御）する。ここで、ＬＳＤトルク制御としては、例えば、入力トルク感応制御、スリップ制御、ヨーレート制御、及びＴＣＳ協調制御の四つが挙げられる。入力トルク感応制御では、入力トルクが大きいときにＬＳＤトルクを大きくして車輪スリップを抑制する。スリップ制御では、各車輪１０の車輪速センサ１２の検出値から車輪スリップを検出し、スリップに応じてＬＳＤトルクを強めることでスリップを抑制する。ヨーレート制御では、車速、横加速度、ヨーレート、舵角に応じてＬＳＤトルクを増減させ車両安定性を向上させる。また、ＴＣＳ協調制御では、ＶＤＣの各制御信号（ＴＣＳ実行フラグ）に基づき協調制御を行い、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（ＬＳＤトルク）を弱めＴＣＳ性能を確保する。

特に、ＬＳＤクラッチ制御部６１は、ＶＤＣＵ５０（ＴＣＳ制御部５２）によりトラクション制御（ＴＣＳ制御）が実行される際に、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上の場合には、前輪車輪速度及び後輪車輪速度の少なくともいずれか一方が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満の場合と比較して、前後車輪１０の差動を許容するように、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（ＬＳＤトルク）を低下させる（すなわち、ＴＣＳ協調制御を実行する）。

一方、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満の場合には、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上の場合と比較して、前後車輪の差動を制限するように、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（ＬＳＤトルク）を増大する（すなわち、ＴＣＳ協調制御を禁止する（通常制御））。すなわち、ＬＳＤクラッチ制御部６１は、特許請求の範囲に記載のクラッチ制御手段として機能する。なお、ここで、上記所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）は、例えば、前輪高μ、後輪低μの前後スプリットμ路での発進を想定したときに、該前後スプリットμ路から脱出する際に超えないように、また、その際のＡＢＳ性能を考慮して設定することが好ましい。

その際に、ＬＳＤクラッチ制御部６１は、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上の場合には、ＬＳＤクラッチ４２の締結力を所定値（例えばゼロ）に固定して前後輪の差動を許容し、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満の場合には、ＬＳＤクラッチ４２の締結力を、車両４の運転状態（例えば、入力トルクや車輪速など）に応じて調節（前後輪の差動を制限）する。

なお、その際に、ＬＳＤクラッチ制御部６１は、左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの車輪速の平均値（平均車輪速）を求めて上記前輪車輪速とするとともに、左右後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの車輪速の平均値（平均車輪速）を求めて上記後輪車輪速とすることが好ましい。

次に、図２を参照しつつ、全輪駆動車の制御装置１の動作について説明する。図２は、全輪駆動車の制御装置１によるＬＳＤクラッチ制御（差動制限処理）の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＡＷＤＣＵ６０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

ステップＳ１００では、前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの車輪速（左前輪１０ＦＬの車輪速と右前輪１０ＦＲの車輪速との平均値）が、所定速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの車輪速が所定速以上の場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。一方。前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの車輪速が所定速未満のときには、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの車輪速（左後輪１０ＲＬの車輪速と右後輪１０ＲＲの車輪速との平均値）が、所定速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの車輪速が所定速以上の場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方。後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの車輪速が所定速未満のときには、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、ＴＣＳ制御が実行中（作動中）であるか否か（すなわちＴＣＳ実行フラグが「１」か否か）についての判断が行われる。ここで、ＴＣＳ制御が実行中（作動中）である場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。一方。ＴＣＳ制御が実行されていないときには、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４のいずれかが否定された場合、ステップＳ１０６では、ＴＣＳ協調制御が実行されることなく、通常制御が実行される。すなわち、前後輪の差動を制限するように、ＬＳＤクラッチ４２の目標締結力（ＬＳＤトルク目標値）が、例えば入力トルクや車輪速などに基づいて算出される。そして、該目標締結力とＬＳＤクラッチ４２の実締結力が一致するように、ＬＳＤクラッチ４２に電力が供給される。その後、本処理から一旦抜ける。

一方、ステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４のすべてが肯定された場合、ステップＳ１０８では、ＴＣＳ協調制御が実行される。すなわち、前後輪の差動を許容するように、ＬＳＤクラッチ４２の目標締結力（ＬＳＤトルク目標値）が、例えば所定値（通常制御時よりも小さい値、例えばゼロ）に固定される。そして、該目標締結力とＬＳＤクラッチ４２の実締結力が一致するように、ＬＳＤクラッチ４２に電力が供給される。その後、本処理から一旦抜ける。

ここで、ＡＷＤ車４が、前輪高μ、後輪低μの前後スプリットμ路（すなわち、前輪１０Ｆが路面摩擦抵抗の高い高μ路、後輪１０Ｒが路面摩擦抵抗の低い低μ路にのっている状態）で発進した際における、後輪車輪速、前輪車輪速、及び車体速それぞれの変化の一例を示したタイミングチャートを図３に示す。図３の横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は速度（車輪速及び車体速）（ｋｍ／ｈ）である。図３では、前輪車輪速を実線で、後輪車輪速を破線で、車体速を一点鎖線でそれぞれ示した。

図３に示されるように、前後スプリットμ路では、発熱量が問題になる低車体速領域であっても、スリップしている車輪、すなわち、低μの後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの車輪速は、急激に上昇してしまう。そこで、車体速に近い、低い方の車輪速（図３の例では前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの車輪速）に基づいて、ＴＣＳ協調制御の実行可否を判断することが好ましい。

次に、上述した前後スプリットμ路で発進した際に、ＴＣＳ協調制御を実行した場合（従来／比較例）、及びＴＣＳ協調制御の実行を禁止した場合（本実施形態）それぞれにおける、ＬＳＤトルク、ＴＣＳ実行フラグ、及び前後差回転それぞれの変化の一例を示したタイミングチャートを図４に示す。ここで、図４の横軸は時刻（ｔ）である。また、図４では、上段から、ＬＳＤトルク、ＴＣＳ実行フラグ（ＯＮで実行）、前後差回転（ｋｍ／ｈ）を示した。

図４に破線で示されるように、従来の技術（比較例）では、時刻ｔ１で、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲが加速スリップ状態となり、前後輪の差回転が発生すると、該回転差を抑えるようにＬＳＤクラッチ４２の締結力が強められ（ＬＳＤトルクが増大され）前後輪の差動が制限される。しかしながら、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの加速スリップを抑えられない場合、時刻ｔ２でＴＣＳ制御が実行され、同時にＴＣＳ協調制御が実行される（ＬＳＤクラッチ４２の締結力が弱められる）。そのため、前後輪の差動が制限されることなく、差回転が本実施形態（実線参照）の場合よりも拡がる（時刻ｔ２〜ｔ４）。その状態でＴＣＳ制御が終了（時刻ｔ４）すると、差回転大かつＬＤＳトルク大の状態となり、すなわちＬＳＤクラッチ４２の発熱量が増大し、ＬＳＤクラッチ４２の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。

これに対して、図４に実線で示されるように、本実施形態では、前輪車輪速又は後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満のときにＴＣＳ協調制御が禁止されるため、ＬＳＤクラッチ４２の締結力が弱められることなく、前後輪の差動が制限され、前後輪の差回転の拡大が抑制される（時刻ｔ２〜ｔ４参照）。その結果、ＴＣＳ制御が終了した際（時刻ｔ４）に、ＬＳＤクラッチ４２の発熱量の増大が抑制され、ＬＳＤクラッチ４２の耐久性に悪影響を与えることが防止される。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、トラクション制御が実行される際に、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上の場合には、前後車輪の差動を許容するように、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（ＬＳＤトルク）が下げられる（すなわち、ＴＣＳ協調制御が実行される）。そのため、全輪（四輪）スリップが防止されて、推定車体速と実車体速との乖離が小さくなるため、ブレーキペダルが踏み込まれたとしても、ＡＢＳ性能（ブレーキ性能）を満足することができる。一方、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、前後車輪の差動を制限するように、ＬＳＤクラッチ４２の締結力（ＬＳＤトルク）が上げられる（すなわち、ＴＣＳ協調制御が禁止される）。そのため、前後輪の速度差（差回転）が減少し、トラクション制御が放棄された（打ち切られた）としても、ＬＳＤクラッチ４２の耐久性の劣化を防止することができる。なお、ＴＣＳ協調制御を禁止して差動を制限した場合には、全輪（四輪）スリップ状態となり、推定車体速と実車体速との乖離が大きくなる（推定車体速の推定精度が悪化する）おそれはあるが、車速が低い領域（所定速以下）であるためＡＢＳ性能に対する影響は問題とならない。その結果、トラクション制御によって車輪１０のスリップを抑制できなかった場合であっても、差動を制限するＬＳＤクラッチ４２の耐久性の劣化を防止でき（すなわち、ＬＳＤクラッチ４２の大型化やコストアップを回避でき）、かつアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のブレーキ性能を確保することが可能となる。

また、本実施形態によれば、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上の場合には、ＬＳＤクラッチ４２の締結力が所定値（例えばゼロ）に固定される。そのため、前後輪の差動が許容され、トラクション制御との協調制御を適切に実行することができる。一方、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、ＬＳＤクラッチ４２の締結力が車両の運転状態（例えば、入力トルクや車輪速度など）に応じて調節される。そのため、車両の運転状態に応じて適切に前後輪の差動を制限することが可能となる。

その際に、本実施形態によれば、左右前輪の車輪速度の平均値（平均車輪速）が求められて前輪車輪速度とされるとともに、左右後輪の車輪速度の平均値（平均車輪速）が求められて後輪車輪速度とされる。そのため、例えば、前後スプリットμ路などにおいて、スリップしている側の車輪１０の車輪速が急激に上昇するような状況（走行環境）であっても、前後輪のうち遅い方の車輪速を基準としてＴＣＳ協調制御の実行可否を適確に判断することができる。

さらに、本実施形態によれば、ＬＳＤクラッチ４２が、プラネタリギヤユニット（センタデフ）４１を構成するサンギヤ（フロントドライブシャフト４３）とリングギヤ（プロペラシャフト４６）との間に介装される。そのため、当該ＬＳＤクラッチ４２の締結力を調節することにより、前後車輪の差動を制限（トルク配分を可変）することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をフルタイム式ＡＷＤ車に適用したが、フルタイム式ＡＷＤ車に代えて、例えば、エンジンに直結された主駆動輪と、エンジンにトランスファクラッチを介して接続された従駆動輪（副駆動輪）とを有し、トランスファクラッチの締結力を路面状況や走行状態等に応じて制御することにより、従駆動輪側への駆動力配分を調整して、二輪駆動と四輪駆動とを切り換えるパートタイム式ＡＷＤ車にも適用することができる。また、センタデファレンシャルユニット４０の構成（形式）は上記実施形態に限られることなく、他の形式のものを用いてもよい。

また、上述した駆動力伝達系の構成（例えばギヤや軸等の配置等）は一例であり、上記実施形態には限られない。さらに、上記実施形態では、ＬＳＤクラッチ４２として電磁クラッチを用いたが、油圧式のものを用いてもよい。

また、制御システムの構成（各ＥＣＵ及び各ＥＣＵの接続形式等）は、上記実施形態には限られない。

１ 全輪駆動車の制御装置
４ ＡＷＤ車
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ 車輪
１１ＦＬ，１１ＦＲ，１１ＲＬ，１１ＲＲ ブレーキ
１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ 車輪速センサ
１６ 操舵角センサ
２０ エンジン
２２ 乾式クラッチ
３０ 手動変速機
４０ センタデファレンシャルユニット
４１ プラネタリギヤユニット（センタデファレンシャル）
４１ａ サンギヤ
４１ｂ プラネタリピニオン（プラネタリキャリア）
４１ｃ リングギヤ（インターナルギヤ）
４２ ＬＳＤクラッチ
５０ ＶＤＣＵ
５１ ＡＢＳ制御部
５２ ＴＣＳ制御部
５３ ＶＤＣ制御部
５７ ブレーキスイッチ
６０ ＡＷＤＣＵ
６１ ＬＳＤクラッチ制御部
６３ 前後加速度センサ
６４ 横加速度センサ
６５ ヨーレートセンサ
８０ ＥＣＵ
１００ ＣＡＮ

Claims (4)

1. 締結力に応じて前後車輪の差動を制限自在なクラッチを有し、入力される駆動力を前輪側と後輪側とに分配して出力するセンタデファレンシャルユニットと、
   前記クラッチの締結力を調節するクラッチ制御手段と、
   前輪及び後輪それぞれの車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   車輪を駆動する際に、該車輪にスリップが発生した場合、該車輪の駆動力を低減してスリップを抑制するトラクション制御を実行するトラクション制御手段と、を備え、
   前記クラッチ制御手段は、前記トラクション制御手段によりトラクション制御が実行される際に、
   前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合よりも、前後車輪の差動を許容するように、前記クラッチの締結力を低下させ、
   前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合よりも、前後車輪の差動を制限するように、前記クラッチの締結力を増大する
   ことを特徴とする全輪駆動車の制御装置。
2. 前記クラッチ制御手段は、
   前輪車輪速及び後輪車輪速が所定速以上の場合には、前記クラッチの締結力を所定値に固定し、
   前輪車輪速及び後輪車輪速の少なくともいずれか一方が所定速未満の場合には、前記クラッチの締結力を車両の運転状態に応じて調節する
   ことを特徴とする請求項１に記載の全輪駆動車の制御装置。
3. 前記クラッチ制御手段は、左右前輪の車輪速の平均値を求めて前記前輪車輪速とするとともに、左右後輪の車輪速の平均値を求めて前記後輪車輪速とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の全輪駆動車の制御装置。
4. 前記センタデファレンシャルユニットは、入力軸、前輪側出力軸、及び後輪側出力軸それぞれと対応付けられて接続される、サンギヤ、プラネタリピニオン、及びリングギヤを含んで構成されるプラネタリギヤユニットを有し、
   前記クラッチは、前記前輪側出力軸と後輪側出力軸との間に介装されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の全輪駆動車の制御装置。
   

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