JPH0572301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、４輪駆動の制御装置に係り、特にコ
ーナリングの際に発生する前輪と後輪の旋回半径
を吸収すべく前輪と後輪の回転数差を許容するた
めのセンターデフを備えた４輪駆動車における４
輪駆動の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、車輌における前後の車輪は、コーナリ
ングの際に旋回半径が異なる。４輪駆動車におい
ては、この影響を吸収しスムーズなコーナリング
を行うために、旋回半径の差に応じて前輪と後輪
の回転数差を許容する機構、すなわちセンターデ
フ機構を備えたものが提案されている。

しかしながら、このセンターデフは、前輪と後
輪のトルクを均等な比率に分配する機能を有する
ため、駆動力伝達限界は前輪あるいは後輪のうち
の駆動力に対する低い方の値にバランスすること
となる。しかも、４輪の内１輪でも空転すると他
の３輪にも駆動力を伝達しなくなる。このため、
センターデフ付４輪駆動車は、センターデフなし
４輪駆動車に比べて、路面摩擦係数が低い時など
に、伝達駆動力が劣ることがある。このことは、
例えば加速時のように大きな駆動力を発生させた
ときに、この駆動力を充分に路面に伝達できず、
前輪あるいは後輪のスリツプ（空転）などの現象
として現れる。

このような悪影響を防止するために、前輪と後
輪間の動力伝達をセンターデフを介することなく
直結させるロツク機構を設け、凹凸路或いはスリ
ツプしやすい道路を走行するときのように大きな
駆動力を必要とするとき、または運転者が路面状
況の判断を行いマニユアルスイツチによりセンタ
ーデフ機構をロツクさせるようにしている。な
お、路面状況の判断を自動的に行う技術として
は、サスペンシヨンの制御に超音波式車高センサ
を採用した例が自動車技術学会で発表されてい
る。

また、タイヤにかかる荷重が小さくなるとスリ
ツプしやすくなるという現象に着目して、サスペ
ンシヨンにかかるバネ荷重を検出して自動的にセ
ンターデフ機構をロツクさせることも提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、手動でセンターデフ機構をロツ
クする場合は、運転者が道路の状況を正確に予測
することが困難なため、路面状況の判断が直ちに
対応できず、安全かつ安定な制御は行えない。ま
た、サスペンシヨンにかかるバネ荷重を検出して
自動的にセンターデフ機構をロツクさせる場合に
は、路面状況を正確に判断できないため安全且つ
安定な制御が行えないと共に、検出機構が大型化
するという問題点がある。

更に、サスペンシヨンの制御に超音波式車高セ
ンサを採用し、路面状況の判断を自動的に行う技
術においても、超音波を路面に反射させた場合に
直接波と反射波が干渉し、正確なかつ安定した路
面状況の判断は行えず、また制御装置が複雑にな
るという問題があり、更にサスペンシヨンの制御
の場合にはクツシヨン性のみを考慮すればよいの
で、大まかな判断制御でよくこの技術をセンター
デフの制御に適用するには問題が多い。

本発明は、上記の問題点を解決するものであつ
て、車軸に作用するトルクを検出することによ
り、路面状態を正確に判断してセンターデフ機構
を制御し、常にセンターデフの機能を充分発揮さ
せると共にエンジン駆動力を有効に活用し、もつ
て安全かつ安定した走行のできる４輪駆動の制御
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、車軸に作用するトルクを
検出しその検出信号から路面状態を判断すること
に着目した。第３図イはトルクと時間の関係を示
した波形図で、例えば砂地走行ではトルクが大き
く、またその振幅も大きいが、アスフアルト路走
行ではトルクが小さく振幅も小さい。また、凹凸
路の走行ではトルクの大きさ、振幅は両者の中間
にある。すなわち、路面の状態とトルクの波形と
が区別して対応できれば路面の状態が判断可能と
なる。そこで、第３図イの波形をコンピユータに
より周波数解析（FFT）すると、第３図ロに示
すように、トルク波形が周波数とパワースペクト
ルの関係で表され、パワースペクトルのピーク値
PSとこのPSに対応した周波数及び車両状態を
表す変数Ｖ（車速、スロツトル開度又は平均トル
ク）によつて、路面の状態が区別できることが、
実験の結果、判明した。すなわち、路面状態Ｒは
Ｒ＝Ｆ（PS，，Ｖ）で表され、各種の路面での
実測結果を積み重ねて、PS，，Ｖの３次元座
標内に各種の路面状態（例えば砂地、凹凸路、ア
スフアルト等）のマツプを作成することに成功し
た。

本発明は上記した成果に基づき、前輪又は後輪
の車軸に作用するトルクを検出する検出手段、該
検出手段からの信号を周波数解析しパワースペク
トルピーク値と該パワースペクトルピーク値に対
応する周波数を選定する解析手段、車両状態を表
す変数を検出する検出手段、予め、パワースペク
トルピーク値、該パワースペクトルピーク値に対
応する周波数及び車両状態を表す変数に対応する
路面状態を路面状態判断マツプとして記憶する記
憶手段、前記解析手段及び車両状態を表す変数を
検出する検出手段からの信号を、前記記憶手段の
路面状態判断マツプと比較、判断する路面状態判
断手段、該路面状態判断手段の出力信号に基づい
てセンターデフをロツク又はロツクを解除させる
センターデフ制御手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

〔作用及び発明の効果〕

本発明の４輪駆動の制御装置では、トルク信号
を周波数解析して得られるパワースペクトルのピ
ーク値及びそのピーク値に対応する周波数、並び
に車両状態を表す変数の値を、予め記憶している
路面状態判断マツプと比較、判断してセンターデ
フを自動的にロツク、又はロツクを解除させるよ
うにセンターデフを制御するため、路面の状態を
正確に判断することができると共に、制御装置の
構成も簡単となり、駆動力を充分活かした安定で
かつ安全な走行状態を維持することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明の制御装置における制御系の１
実施例構成を示す図、第２図は本発明の制御装置
による処理の流れを説明するための図、第３図は
トルク波形及びパワースペクトルを表した図、第
４図は本発明の制御装置を適用するセンターデフ
付４輪駆動車の動力伝達系を示す図である。図
中、１は検出手段、２はパワースペクトル解析
部、３は記憶手段、４は路面状態判断部、５はセ
ンターデフ制御部、６はアクチユエータ、Ａはセ
ンターデフ機構、Ｂはフロントデフ機構、５１は
リングギヤ、５２はフロントデフケース、５３は
センターデフ用クラツチ、５５は第一中空シヤフ
ト、５７はデフキヤリヤ、５９はデフピニオン、
６０，６１はサイドギヤ、６２は第２中空シヤフ
ト、６３はデフキヤリヤ、６５はデフピニオン、
６６，６７はサイドギヤ、６９，７０は前輪駆動
軸、７１はセンターデフケース、７２は後輪駆動
用リングギヤ、７３はギヤ、７５はドライブピニ
オンシヤフトを示す。

一般に、センターデフ付４輪駆動車において、
エンジンをフロント側に載置した場合には、第４
図に示すような駆動力伝達機構となる。即ち、エ
ンジンの回転は、自動変速機構（図示せず）を介
して適宜変速され、リングギヤ５１を介して差動
装置ケース５２に伝達される。そして、通常の走
行時においてはセンターデフ用クラツチ５３は開
放状態にあり、この状態ではフロントデフケース
５２の回転は第一中空シヤフト５５を介してセン
ターデフ機構Ａのデフキヤリヤ５７に伝達され、
更にデフピニオン５９から左右のサイドギヤ６
０，６１に伝達される。そして、左サイドギヤ６
０の回転は第２中空シヤフト６２を介してフロン
トデフ機構Ｂのデフキヤリヤ６３に伝達され、更
にデフピニオン６５から左右のサイドギヤ６６，
６７伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸６９，
７０に伝達される。一方、右サイドギヤ６１の回
転は該ギヤとスプライン結合しているセンターデ
フケース７１に伝達され、更に、後輪駆動用リン
グギヤ７２及びギヤ７３を介してドライブピニオ
ンシヤフト７５に伝達され、そして図示しないプ
ロペラシヤフト及びリヤデフ装置を介して左右の
後輪駆動軸に伝達される。

また、凍結路、砂道、凹凸路等で大きな駆動力
を必要とする場合、また車輪がスリツプを生じる
虞れがある場合には、センターデフ用クラツチ５
３を係合させ、センターデフ機構Ａをロツクさせ
る。この状態ではフロントデフケース５２の回転
はセンターデフ用クラツチ５３を介して直接、フ
ロントデフ機構Ｂのデフキヤリヤ６３を伝達さ
れ、更にデフピニオン６５から左右のサイドギヤ
６６，６７伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸
６９，７０に伝達される。これと同時に、フロン
トデフケース５２及びデフキヤリヤ６３とそれぞ
れ中空シヤフト５５，６２を介して一体となつて
いるセンターデフ装置Ａのデフキヤリヤ５７及び
左サイドギヤ６０が差動運動することなく一体に
回転され、更にこの回転はセンターデフケース７
１に伝達される。これにより、前輪駆動用のデフ
キヤリヤ６３と同速度の回転が後輪駆動用リング
ギヤ７２に伝達されて、左右の後輪駆動軸が駆動
される。

第１図は上記センターデフ用クラツチ５３を係
合或いは解放状態にさせる制御装置のブロツク図
を示すもので、検出手段１は、前輪又は後輪駆動
軸に作用するトルク及び車両状態を表す変数（車
速、スロツトル開度又は平均トルク）を検出し、
パワースペクトル解析部２は、前述したように第
３図イに示すような軸トルクの波形を周波数解析
し、第３図ロに示すような周波数とパワースペク
トルの関係を求め、次にパワースペクトルのピー
ク値PSとこのPSに対応する周波数を選択する
ものである。記憶手段３には、予め実測により測
定したパワースペクトルのピーク値PS、そのPS
に対応した周波数、及び車両状態を表す変数Ｖ
に対応した各種の路面状態が、３次元座標に記憶
されており、すなわち路面状態判断マツプが記憶
されている。路面状態判断部４は、現時点での
PS，，Ｖの値を記憶手段３に記憶されている
路面状態判断マツプに対応、比較して、現在の路
面状態を判断し、その出力信号がセンターデフ制
御部５に送られ、アクチユエータ６を制御するも
のである。

次に、第２図により本発明の制御装置の処理の
流れを順を追つて説明する。先ず、第２図に示す
本発明による実施例について説明すると、先ず、
軸トルクＴを読み込み、その波形を周波数解析し
パワースペクトルのピーク値PSとそのPSに対応
する周波数を選択する。次いで、車両状態を表
す変数、例えば車速Ｖの値を読み込み、これら
PS，，Ｖの値を路面状態判断マツプに対応、
比較させて路面の状態を判断する。路面が凹凸路
又は砂地と判断すれば、センターデフをロツクさ
せる信号を出力し、アスフアルト路と判断すれ
ば、センターデフのロツクを解除する信号を出力
する。

センターデフのロツクを解除する場合に、セン
ターデフ用クラツチの係合力を変化させセンター
デフ装置における差動運動をある程度まで許容す
るようにしてもよい。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能であることは勿論の
ことである。

例えば、上記実施例では記憶部３における路面
状態判断マツプの補正をしないが、路面状態の判
断が間違つていた場合には、これを車両状態を表
す変数の異常値として捕らえ、そのときのPS，
ｆ，Ｖおよび路面の状態の情報を記憶部３に入力
させ、路面状態判断マツプを補正するようにして
もよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、本発明の４輪駆動の制御装置では、トルク信
号を周波数解析して得られるパワースペクトルの
ピーク値及びそのピーク値に対応する周波数、並
びに車両状態を表す変数の値を、予め記憶してい
る路面状態判断マツプと比較、判断してセンター
デフを自動的にロツク、又はロツクを解除させる
ようにセンターデフを制御するため、路面の状態
を正確に判断することができると共に、制御装置
の構成も簡単となり、駆動力を充分活かした安定
で、かつ安全な走行状態を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置における制御系の１
実施例構成を示す図、第２図は本発明の制御装置
による処理の流れを説明するための図、第３図は
トルク波形及びパワースペクトルを表した図、第
４図は本発明の制御装置を適用するセンターデフ
付４輪駆動車の動力伝達系を示す図である。 １……検出手段、２……パワースペクトル解析
部、３……記憶手段、４……路面状態判断部、５
……センターデフ制御部、６……アクチユエー
タ、Ａ……センターデフ機構、Ｂ……フロントデ
フ機構、５１……リングギヤ、５２……フロント
デフケース、５３……センターデフ用クラツチ、
５５……第一中空シヤフト、５７……デフキヤリ
ヤ、５９……デフピニオン、６０，６１……サイ
ドギヤ、６２……第２中空シヤフト、６３……デ
フキヤリヤ、６５……デフピニオン、６６，６７
……サイドギヤ、６９，７０……前輪駆動軸、７
１……センターデフケース、７２……後輪駆動用
リングギヤ、７３……ギヤ、７５……ドライブピ
ニオンシヤフト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コーナリングの際に発生する前輪と後輪の旋
   回半径の差を吸収するように前輪と後輪の回転数
   差を許容するセンターデフを備えた４輪駆動の制
   御装置において、前輪又は後輪の車軸に作用する
   トルクを検出する検出手段、該検出手段からの信
   号を周波数解析したパワースペクトルピーク値と
   該パワースペクトルピーク値に対応する周波数を
   選定する解析手段、車両状態を表す変数を検出す
   る検出手段、予め、パワースペクトルピーク値、
   該パワースペクトルピーク値に対応する周波数及
   び車両状態を表す変数に対応する路面状態を路面
   状態判断マツプとして記憶する記憶手段、前記解
   析手段及び車両状態を表す変数を検出する検出手
   段からの信号を、前記記憶手段の路面状態判断マ
   ツプと比較、判断する路面状態判断手段、該路面
   状態判断手段の出力信号に基づいてセンターデフ
   をロツク又はロツクを解除させるセンターデフ制
   御手段とを備えたことを特徴とする４輪駆動の制
   御装置。 ２ 前記センターデフがロツク又はロツクを解除
   された時、前記車両状態を表す変数を検出する検
   出手段からの信号により、路面状態の判断が間違
   つていることを検知した場合には、前記路面状態
   判断マツプを補正することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の４輪駆動の制御装置。