JPH0761781B2 - スリツプ防止機能を備えた４輪駆動車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パートタイム式或いはフルタイム式４輪駆動
車に適用されるスリップ防止機能を備えた４輪駆動車に
関する。

〔従来の技術〕

従来より、４輪駆動車においては、路面状況や加減速等
の走行条件が変化したときでも適切な走行状態が得られ
るようにするため、必要に応じて単なる４輪駆動走行と
は異なった駆動方式にも切換えられるような４輪駆動車
が提案されている。

その１つはパートタイム式４輪駆動車であり、前輪と後
輪の何れか一方を駆動輪とする２輪駆動と、前後輪の両
方を駆動輪とする４輪駆動とを路面状況等に応じて切換
えられるようにしたものである。例えば、エンジンをフ
ロント側に載置した場合には、第７図に示すような駆動
力伝達機構となり、エンジンからの動力が自動変速機50
内に配置されたトルクコンバータ51、主変速機52及び副
変速機53に伝達され、その出力が駆動歯車55を介して４
輪駆動用トランスファ56に伝達される。すなわち、該駆
動歯車55に一体に設置れたフロントデフ装置57を介して
前輪駆動軸58、58に伝達され、２輪駆動が行われるよう
に構成されている。一方、後輪駆動用プロペラシャフト
59が傘歯車60を介して後輪伝達装置61に連結され、該後
輪伝達装置61と前記駆動歯車55に一体に設置された後輪
出力装置62とが、２輪駆動/4輪駆動切換用クラッチ63に
より切換自在に配置され、該切換用クラッチ63の係合に
より、自動変速機50から動力が前記プロペラシャフト59
に伝達されて後輪も駆動されることになり、４輪駆動が
行われるように構成されている。

また、別の駆動方式としてはフルタイム式４輪駆動車が
あり、コーナリングの際に生じる前輪と後輪の間の旋回
半径の差を吸収するための差動機構としてセンターデフ
機構を備えたものである。このセンターデフ付フルタイ
ム式４輪駆動車においても、路面状況等に応じて駆動方
式を切換え可能にするために、前輪と後輪間の動力伝達
をセンターデフ機構を介することなく直結させる制限機
構を設け、加速時或いは悪路走行時のように大きな駆動
力を必要とするときは、センターデフ機構を無効化（ロ
ック状態）できるようにしている。例えば、エンジンを
フロント側に載置した場合には、第８図に示すような駆
動力伝達機構となり、エンジンからの動力が自動変速機
70内に配置されたトルクコンバータ71、主変速機72、及
び副変速機73に伝達され、その出力が駆動歯車75を介し
て４輪駆動用トランスファ76に伝達される。ここで前後
輪係合機構であるセンターデフクラッチ77が解放されて
いる場合には、駆動歯車75の回転は前後輪出力装置78を
介して前後輪の間の差動機構であるセンターデフ装置79
に伝達され、さらに、前輪伝達装置80を介してフロント
デフ装置81に伝達され、左右の前輪駆動軸82、82が駆動
される。また、センターデフ装置79の出力は後輪伝達装
置83にも伝達され、さらに傘歯車85を介して後輪駆動用
プロペラシャフト86に伝達され後輪が駆動される。従っ
て、センターデフクラッチ77が解放されている場合に
は、センターデフ装置79により前後輪の間の差動機構が
働く４輪駆動走行となる。

一方、センターデフクラッチ77を係合させた場合には、
駆動歯車75の回転は該クラッチ77を介して直接フロント
デフ装置81に伝達され、左右の前輪駆動軸82、82が駆動
される。これと同時に、前後輪出力装置78、前輪伝達装
置80およびセンターデフ装置79が一体化されるため、駆
動歯車75の回転は後輪伝達装置83にも伝達され、さらに
傘歯車85を介して後輪駆動用プロペラシャフト86に伝達
され後輪が駆動される。従って、センターデフクラッチ
75が係合されている場合には、センターデフ装置77によ
る差動機構が働かない４輪駆動走行となる。

ところで、車両がスリップする条件の一つとして車両の
駆動力が大きい場合があげられる。そこで、上記のよう
に２輪駆動よりも４輪駆動にするとタイヤグリップ力が
増し、スリップを防止できることに着目し、駆動力が大
きいセレクトレバーの位置で２輪駆動から４輪駆動に切
り換え、スリップを防止しようとする技術が例えば特開
昭58−26634号公報により提案されている。具体的に
は、パートタイム式４輪駆動車に適用しセレクトレバー
が１速又は２速のレンジにシフトされたときに２輪駆動
から４輪駆動に自動的に切換えるものである。また、同
様に駆動力の大きいときに２輪駆動から４輪駆動に切換
える方式として、アクセル開度により自動的に切換える
方式も試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記パートタイム式或いはフルタイム式４輪駆動車にお
いては、２輪駆動或いはセンターデフ機構が働く４輪駆
動時に前輪または後輪がスリップするという問題があ
る。とくにセンターデフ機構は、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の低い方の値に
バランスすることになり、例えば、前輪の一方が空転す
ると、駆動エネルギーはそこに逃げてしまい、後輪の駆
動力は極めて小さくなってしまう。このため、センター
デフ付４輪駆動車は、センターデフ無し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
動力を発生させた時に、駆動力を充分に路面に伝達でき
ず、前輪或いは後輪のスリップ（空転）などの現象とし
て現れる。

しかしながら、特に駆動力は、変速比に大きく左右さ
れ、低速ギアになるほど駆動力が大きくなり、さらに自
動変速機の場合には、第２図に示すようにアクセル開
度、車速によって大きく変化する。そのため、アクセル
開度だけ、或いはマニュアル操作によるセレクトレバー
の位置だけではスリップを完全に防止することができな
いという問題がある。例えば、自動変速機を搭載した車
両では、急加速のためにはアクセルを踏み込む動作が主
で、シフトレバーを動かす操作はまれにしか行われない
ため、セレクトレバーの位置により２輪駆動から４輪駆
動に切り換える方式では、スリップ防止として有効に機
能することが期待できない。

他方、スリップを完全に防止するために、４輪駆動ある
いはセンターデフの差動を制限し過ぎた場合、前後輪の
差動が行われないため、低速旋回時にはタイトコーナー
ブーキングが発生し、高速走行時には前後輪の空気圧や
荷重のアンバランスがあると燃費の増大を招くという問
題がある。

上記問題を解決するために、本出願人は特願昭60−2947
53号において、路面を撮影し画像処理することにより路
面の摩擦係数を検出し、路面状態に応じて２輪/4輪駆動
の切換或いはセンターデフ機構の差動制限機構を制御す
る提案を行っているが、路面の摩擦係数を直接検出する
ことはハードおよびソフトの構成が複雑になるという問
題を有している。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、簡単
な構成により、タイトコーナーブレーキングを回避しな
がら確実にスリップを回避することができると共に、燃
費を向上させることができるスリップ防止機能を備えた
４輪駆動車を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明のスリップ防止機能を備えた４輪駆動
車は、前輪と後輪間の差動制限を制御可能にする前後輪
係合機構を備えた４輪駆動車において、車速、スロット
ル開度およびスリップを検出する検出手段と、電子制御
装置内に摩擦係数の異なる複数の路面毎に記憶され、車
速およびスロットル開度の信号により前記前後輪係合機
構の係合および解放を切換制御するための路面マップと
を備え、前記スリップ検出手段の信号によりスリップの
有無を検出し、スリップが生じた場合には現在の路面マ
ップより摩擦係数の低い路面マップを選択し、スリップ
が生じ無い場合には現在の路面マップより摩擦係数の高
い路面マップを選択することを特徴とするものである。

〔作用および発明の効果〕

本発明のスリップ防止機能を備えた４輪駆動車では、例
えば第５図および第６図に示すように、スリップを起こ
した場合には、処理〜においてセンターデフ機構を
ロックさせるようにマップを変更するものであり、とく
に処理〜により車速、スロットル開度がロック領域
となるマップを摩擦係数μの高い方から低い方に向けて
検索することにより、可能なかぎりμの高いマップを用
いてセンターデフ機構がフリーの機会を多くさせタイト
コーナーブレーキ現象を回避するものである。また、ス
リップが生じない場合には、処理〜により可能なか
ぎりμの高いマップに変更することにより、センターデ
フ機構がフリーの機会を多くさせタイトコーナーブレー
キ現象を回避するものである。

従って、摩擦係数μの検出を直接行わないで路面マップ
を推定するため、簡単な構成により、タイトコーナーブ
レーキングを回避しながらスリップを確実に防止できる
と共に、燃費を向上させることができる。

〔実施例〕 以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係るスリップ防止機能を備えた４輪駆
動車の制御システムの１実施例構成を示す図、第２図及
び第３図はクラッチ制御用のマップを説明するための
図、第４図は電子制御ユニットによる処理の流れの例を
説明するための図、第５図は第４図における路面μ推定
サブルーチンのフロー図、第６図は第５図におけるスリ
ップによる路面判別サブルーチンのフロー図である。

第１図において、１は車速センサー、２は前輪または後
輪回転数センサ、３はスロットルセンサー、４は変速段
検出ユニット、５はパターンセレクトスイッチ、６は雪
道センサー、７はステアリングセンサ、８は電子制御ユ
ニット、９はI/Oポート、10はCPU、11はRAM、12はROM、
13はアクチュエータを示す。

車速センサ１はトランスミッションの出力回転数または
前輪と後輪の回転数の平均値を検出するセンサであり、
変速段検出ユニット４は、自動変速機の場合にはその変
速制御装置からの制御信号、または変速段で使用する係
合油圧信号を読み込み、手動変速機の場合にはシフトレ
バー位置を読み込むものである。また、パターンセレク
トスイッチ５は、ロックはたはフリーのボタンスイッチ
を選択することにより、前述した前後輪係合機構である
２輪/4輪駆動切換用クラッチ63或いはセンターデフクラ
ッチ77の係合、解放を行うものであり、またオートのボ
タンスイッチを選択することにより、これらクラッチ6
3、77を後述するように自動制御するものである。

電子制御ユニット８は、例えば制御プログラムやクラッ
チ制御用路面マップを記憶するRAM11、ROM12等のメモ
リ、CPU（演算処理装置）10、I/Oポート９を備えたコン
ピュータ制御ユニットであり、I/Oポート９を通して各
センサーやスイッチ等（１〜７）の信号を読み込み、変
速比、車速、アクセル開度、雪道、ステアリング角の信
号を基に後述するようにクラッチ制御用路面マップを参
照することによりアクチュエータ13を制御する。

アクチュエータ13は、油圧クラッチに油圧を供給するソ
レノイドであり、該ソレノイドのオンオフにより前述し
た２輪/4輪駆動切換用クラッチ63或いはセンターデフク
ラッチ77の係合、解放を行うものである。該アクチュエ
ータ13はデューティソレノイドでもよく、この場合には
油圧クラッチの油圧（デューティ比）を設定（連続的、
段階的）して、油圧クラッチを直結からスリップ領域を
通して解放まで制御する。また、前後輪係合機構が油圧
クラッチでなく、アクチュエータ13が電動モータでもよ
い。

次に上記クラッチ制御用の路面マップの内容を第２図お
よび第３図により説明する。第２図は車速、スロットル
開度θおよび変速段と車両の駆動力との関係を示してい
る。同図に示す駆動伝達限界線は、車両がスリップする
領域を示すもので、路面状態および車両重量により変化
する。この路面状態および車両重量に対応したスリップ
領域を算出し、第３図に示すように路面摩擦係数μが異
なる数種類の路面状態毎に、２輪/4輪駆動の切換或いは
センターデフ機構のロックを制御するためのマップを作
成しコンピュータのメモリ内に記憶する。例えば、通常
の路面（ａ）、濡れた路面（ｂ）、チェーン有りの雪道
（ｃ）、チェーン無しの雪道（ｄ）というように路面摩
擦係数μが高い路面から低い路面について、車速および
スロットル開度に対応した２輪/4輪駆動の切換領域或い
はセンターデフ機構のロック領域を設けている。なお、
第３図においては車速とスロットル開度による２次元デ
ータで示しているが、変速段のパラメータをも含めた３
次元データで形成してもよい。

次に、第４図ないし第６図によりフルタイム式４輪駆動
車におけるセンターデフ機構を制御する場合の電子制御
ユニットによる処理の流れを説明する。

第４図において、まず、パターンセレクトスイッチの信
号を入力しその位置を調べ、「LOCK」の場合にはセンタ
ーデフ用クラッチを係合、「FREE」の場合にはセンター
デフ用クラッチを解放するようにソレノイドを駆動（
→，→）し、前記いずれの位置でもない「AUTO」
の場合には、車速、後輪回転数およびスロットル開度信
号を読み込む（〜）。次いで、路面摩擦係数μ推定
サブルーチンが実行され、その結果に従ってセンター
デフ制御サブルーチンが実行される。

上記路面摩擦係数μ推定サブルーチンを、第５図によ
り説明すると、ステップにおいて車速と後輪回転数と
を比較してスリップか否かの判定を行う。スリップと判
定された場合には、現在の車速、スロットル開度をメモ
リ内に記憶し、次いで後述するスリップによる路面判別
サブルーチンを実行し、該サブルーチンで決定された路
面マップをメモリに記憶する（〜）。スリップによ
る路面判別サブルーチンは、第６図に示すように、ス
リップを起こした車速、スロットル開度を「LOCK」領域
とする路面マップをμの高い方から低い方に向けて検索
し、ここで見つかったマップの路面が現在の路面にマッ
チしていると擬制する（〜）。例えば、第３図の濡
れた路面のマップ（ｂ）を使用していて車速、スロット
ル開度が◎点でスリップを起こした場合、車速、スロッ
トル開度が◎点で「LOCK」領域となるマップをμの高い
方から低い方に向けて検索し、この場合にはチェーン有
りの雪道マップ（ｃ）に擬制するものである。

第５図のステップでスリップではないと判定された場
合には、次のステップにおいて以前スリップを起こし
てから所定時間（例えば３秒）以上経過しているか否か
の判断を行い、所定時間内であれば上記ルーチンを繰り
返し、所定時間経過していればステップで、現在使用
している路面マップ上で前にスリップを起こした車速、
スロットル開度の点が「LOCK」領域にあるか「FREE」領
域にあるかを調べる。「LOCK」領域にあれば、現在記憶
している路面マップより１つμの高い路面マップを現在
の路面として擬制してメモリに記憶する（〜）。前
述した例でいくと、チェーン有りの雪道マップ（ｃ）か
ら濡れた路面のマップ（ｂ）に変更される。ステップ
において「FREE」領域にある判定された場合には、前に
スリップを起こした車速、スロットル開度で現在走行中
であるか否かの判断がされ、NOの場合には上記ルーチン
を繰り返し、YESの場合には、現在記憶している路面マ
ップより１つμの高いマップを現在の路面として擬制し
メモリに記憶する（〜）。前述した例でいくと、濡
れた路面マップ（ｂ）から通常の路面のマップ（ａ）に
変更される。

上記した処理〜は、スリップを起こした場合には、
センターデフ機構をロックさせるように路面マップを推
定し変更するものであり、とくに処理〜は車速、ス
ロットル開度がロック領域となるマップをμの高い方か
ら低い方に向けて検索することにより、可能なかぎりμ
の高いマップを用いてセンターデフ機構がフリーの機会
を多くさせタイトコーナーブレーキ現象を回避するもの
である。また、処理〜は、スリップが生じない場合
には、可能なかぎりμの高いマップに順次変更すること
により、センターデフ機構がフリーの機会を多くさせた
タイトコーナーブレーキ現象を回避するものである。

上記路面状態の推定は雪道センサ６を用い、雪道の場合
には第３図における雪道のマップを使用するようにして
もよい。

また、ある走行状態においてステアリング角を変えた場
合、ステアリング角が大きくなるにつれて、前輪と後輪
との旋回半径の差が大きくなる。このようなときセンタ
ーデフをロックからフリー、またはフリーからロックに
すると、車両の挙動が悪くなるおそれがあるために、ス
テアリンセンサ７によりステアリング角が所定値以上の
場合には、上記センターデフ機構の制御を行わないよう
にしてもよい。

なお、本発明は種々の変形が可能であり、上記実施例に
限定されるものではない。例えば、上記実施例において
は、センターデフ付のフルタイム４輪駆動車に適用して
説明したが、パートタイム式４輪駆動車にも同様に適用
可能である。

また、上記実施例においては、スリップによる路面判別
サブルーチンにおいて車速、スロットル開度がロック
領域となるマップをμの高い方から低い方に向けて検索
しているが、ランダムにマップを検索してもよい。

なお、上記実施例においては、車速と前輪または後輪回
転数の信号によりスリップの有無を検出しているが、駆
動軸に作用するトルクを検出するトルクセンサにより検
出する手段、車両の加速度と車輪の加速度を比較するこ
とにより検出する手段、車速と前後輪の回転数比を比較
することにより検出する手段、或いは前輪と後輪の回転
加速度を比較することにより検出する手段等種々の手段
が考えられる。

以上の説明から明らかなように、センターデフ機構の差
動を制限（ロック）するデメリットとして前後輪の差動
が行われないため、低速旋回時にタイトコーナーブレー
キングの発生、高速走行時に燃費の悪化が生じるという
問題があるが、本発明によれば、スリップを起こした場
合には、センターデフ機構をロックさせるようにクラッ
チ制御用マップを変更させると共に、スリップが生じな
い場合には、可能なかぎりμの高い路面マップに変更す
ることにより、センターデフ機構がフリーの機会を多く
させタイトコーナーブレーキ現象を回避しながら確実に
スリップを防止することができ、上記問題点を解消する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスリップ防止機能を備えた４輪駆
動車の制御システムの１実施例構成を示す図、第２図及
び第３図はクラッチ制御用の路面マップを説明するため
の図、第４図は電子制御ユニットによる処理の流れの例
を説明するための図、第５図は第４図における路面μ推
定サブルーチンのフロー図、第６図は第５図におけるス
リップによる路面判別サブルーチンのフロー図、第７図
はパートタイム式４輪駆動車の駆動力伝達機構を説明す
るための図、第８図はセンターデフ付フルタイム式４輪
駆動車の駆動力伝達機構を説明するための図である。 １……車速センサー、２……前輪または後輪回転数セン
サ、３……スロットルセンサー、４……変速段検出ユニ
ット、５……パターンセレクトスイッチ、６……雪道セ
ンサー、７……ステアリングセンサ、８……電子制御ユ
ニット、９……I/Oポート、10……CPU、11……RAM、12
……ROM、13……アクチュエータ、……路面μ推定サ
ブルーチン、……スリップによる路面判別サブルーチ
ン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪と後輪間の差動制限を制御可能にする
   前後輪係合機構を備えた４輪駆動車において、車速、ス
   ロットル開度およびスリップを検出する検出手段と、電
   子制御装置内に摩擦係数の異なる複数の路面毎に記憶さ
   れ、車速およびスロットル開度の信号により前記前後輪
   係合機構の係合および解放を切換制御するための路面マ
   ップとを備え、前記スリップ検出手段の信号によりスリ
   ップの有無を検出し、スリップが生じた場合には現在の
   路面マップより摩擦係数の低い路面マップを選択し、ス
   リップが生じ無い場合には現在の路面マップより摩擦係
   数の高い路面マップを選択することを特徴とするスリッ
   プ防止機能を備えた４輪駆動車。
2. 【請求項２】前記前後輪係合機構が、前後輪の旋回半径
   の差を吸収するセンターデフ機構であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のスリップ防止機能を備え
   た４輪駆動車。
3. 【請求項３】スリップが生じた場合には前記路面マップ
   の摩擦係数の高い方から低い方に向けて検索し、前後輪
   係合機構を係合可能にさせる路面マップのうち最も高い
   摩擦係数の路面マップを選択することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のスリップ防止機能を
   備えた４輪駆動車。