JPS6311430A

JPS6311430A - スリツプ防止機能を備えた４輪駆動車

Info

Publication number: JPS6311430A
Application number: JP15432386A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Kawamoto; 睦川本; Koji Yamada; 孝司山田; Mitsugi Tatsuta; 龍田　貢
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-01-18
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0790706B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、前後輪係合機構の係合度を制御してスリップ
を防止す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〕

一般に、自動車走行においては、前輪駆動の方が後輪駆
動に比して直進安定性が良いが、コーナリング時には、
戻ろうとするタイヤにハンドルで力を加えなければなら
ないので、前輪駆動の場合面がりにくい傾向がある。そ
の点、後輪駆動の方が曲がり易いが、駆動力が強すぎる
と、回り過ぎてしまう欠点がある。そこで、前輪と後輪
半々位の力で駆動するのが自動車走行上理想的であり、
その点、４輪駆動車は極めて優れている。

ところで、自動車の左右の車輪は、コーナリングの際に
旋回半径が異なるので、この影響を吸収し、スムーズに
コーナリングを行うために、旋回半径の差に応じて左右
の車輪の回転数差を吸収する機構、すなわちデフ機構（
フロントデフ、リアデフ）を備えている。この旋回半径
の差は、前輪と後輪との間にも生じるので、４輪駆動車
においては、旋回半径の差に応じて前輪と後輪の回転数
差を吸収する機構、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となる。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。

このような悪影響を防止するために、従来、前輪と後輪
間の差動制限をセンターデフを介することなく直結させ
るロック機構を設け、加速時或いは悪路走行時のような
大きな駆動力を必要とする時は、センターデフ機構を手
動でロックさせ、大きな駆動力を必要としない通常走行
時には、手動でロックを解除していた。

第５図はエンジンをフロント側に載置したセンターデフ
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。この駆動力伝達機構では、エンジンか
らの動力が自動変速機２０内に配置されたトルクコンバ
ータ２１、主変速機２２、及び副変速機２３に伝達され
、その出力が駆動歯車２４、次いで該駆動歯車２４を介
して前輪駆動軸２６に伝達され、前輪が駆動される。こ
こで、フロントデフ機構２５は、前輪の右側車輪と左側
車輪の間の差動機構である。一方、後輪駆動用プロペラ
シャフト２７は傘歯車２８を介して、前後輪の間の差動
機構であるところのセンターデフ機構２９に連結され、
該センターデフ機構２９は後輪伝達装置３０に結合され
ている。さらに、該センターデフ機構２９と並列的にセ
ンタープフロ・ジク用クラッチ３１を配置している。従
って、油圧回路（調圧ソレノイド）３２によって該クラ
ッチ３１の結合状態を制御することによって、センター
デフのロックが制御される。

一般に、４輪駆動車としては、上記のようにセンターデ
フ付のフルタイム式４輪駆動車に対してセンターデフな
しのパートタイム式４輪駆動車がある。これは、通常は
前輪又は後輪のどちらかを駆動し、雪道等の駆動力が必
要な場合に適宜残りの車輪を駆動軸にクラッチ等を介し
て直結させて２輪駆動と４輪駆動との切換えを断続的に
行うものである。

従来の４輪駆動車におけるスリップの防止方法としては
、例えばパートタイム式４輪駆動車では特開昭５８−’
１８０３２５号公報に提案されているように車輪の回転
数を検出し、異常な回転を示した場合にはスリップと判
断して２輪駆動から４輪駆動へ切り換えるものがあり、
また、フルタイム式４輪駆動車ではセンターデフ機構を
ロックするものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、回転数を検出してスリップを判断する従
来の方法には種々の問題がある。

例えば、上記従来の方法では、路面摩擦抵抗より駆動力
がオーバーしてスリップが発生し、さらに回転が異常状
態になってはしめて回転数の異常な変化が検出され、そ
の結果に基づいてスリップの防止制御を行うため、制御
に遅れが生じ、また、異常状態になってから前後輪係合
機構を係合させてもスリップ状態が続いたり、急に駆動
力が増大したりすると操縦性が悪くなる。このように、
回転が異常状態になってからでは、その回転を正常に戻
すまでに時間がかかる。しかも、回転数は、タイヤの空
気圧、操舵でも変化するため、異常と判断する回転数の
変化の限界をかなり高（設定しなければならず、応答遅
れが生じる。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、応答
遅れ、異常状態から正常状態への復帰の遅れを解消する
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。

〔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、係合度を制御することによって前輪と後輪との間
の差動制限を直結からスリップ領域を通して解放まで制
御可能になった前後輪係合機構を有する４輪駆動車にお
いて、設定された係合度で前後輪係合機構を駆動する係
合手段、入力側トルクを検出する入力端トルク検出手段
、路面伝達トルクを検出する路面伝達トルク検出手段、
及び係合度を設定し係合手段を制御する制御手段を備え
、該制御手段は、参照データを有し入力側トルクと路面
伝達トルクからスリップトルクを求め該スリップトルク
より係合度を設定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、入
力側トルクと路面伝達トルクからスリップトルクを求め
るので、スリップの発生状態を正確に且つ早期に検出で
きる。そのため、該スリップトルクから係合度を設定し
て係合手段を制御し前後輪係合機構を駆動することによ
り、回転数の異常変化前に係合手段を制御することがで
き、スリップを事前に防止できる。

〔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
の図である。

第１図において、１はスロットルセンサー、２は車速セ
ンサー、３は変速段検出ユニット、４は前輪トルクセン
サー、５はＡ／Ｄ変換回路、６は波形成形回路、７はカ
ウント回路、８は電子制御ユニット、９はソレノイド駆
動回路、ＩＯは調圧ソレノイド、１１はＡ／Ｄ変換回路
、１２は油圧センサーを示す。電子制御ユニット８は、
例えば制御プログラム、入力トルクを求めるマツプやソ
レノイドのデユーティ比を求めるマツプを記憶するＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等のメモリを内蔵するＣＰＵ（演算処理袋Ｗ
）の如きコンピュータ制御ユニットであり、メモリに記
憶したマツプを参照しながら各種センサーの信号を読み
込んで入力側トルクと路面伝達トルクからスリップトル
クを求め、油圧クラッチの油圧（デユーティ比）を設定
（連続的、段階的）してソレノイド駆動回路９を駆動し
、調圧ソレノイド１０を制御する。調圧ソレノイド１０
は、センターデフ付のフルタイム式４輪駆動車の場合に
は、センターデフロック用のクラッチの保合を制御する
ものであり、これにより差動機構の制限を行う。変速段
検出ユニット３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、又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−位置
を読み込むものである。油圧センサー１２、Ａ／Ｄ変換
回路１１は、調圧ソレノイド１０を電子制御ユニット８
で設定した所定の油圧に制御するためのフィードバック
回路である。

本発明は、上記制御システムによりトルクからスリップ
を検出して前後輪係合機構であるクラッチの係合度を決
め、差動機構の制限を制御するものである。そこで、ま
ずトルクとスリップとの関係を説明する。入力側トルク
である通常のトランスミッション（Ｔ／Ｍ）出力トルク
と路面伝達トルクとの間のトルクバランスはＴ　ｏ　＝　Ｔ　Ｉ　＋　Ｔ　ｔ　ｏ　ｓ　ｓ　＋　Ｉ
φにより表すことができる。

ここで　Ｔ。：　Ｔ／Ｍ出力トルクＴ、、：路面伝達トルクＴ、。１．：伝達損失 ■：駆動系慣性モーメント φ：駆動系角加速度であり、スリップしない状態では、路面伝達トルクＴ、
、＝車両走行抵抗（空気抵抗、ころがり抵抗、加速抵抗
）となる。また、駆動系角加速度φは車両の加速度と一
致するため非常に遅く、Ｉφの項は小さくなる。他方、
スリップの状態では、路面伝達トルクＴ、、が路面摩擦
抵抗μで決まり（Ｔｒ−μ・Ｗ：Ｗは車重）　、Ｔ／Ｍ
出力トルクＴ。の余剰トルクはすべて■φで使われスリ
ップが起こる。

これらのことから本発明では、入力側トルクの検出手段
、路面伝達トルク検出手段を使用し、その差が基準値以
上になった場合スリップ可能性ありと判断し差動制限機
構を作動させる。

次に、電子制御ユニットによる処理の流れを第２図によ
り説明する。

まず、スロットル開度、車速、及び変速段の各信号を所
定回（４回）入力し、それぞれの信号を平均化処理する
（■〜■）。

そして、前記の各信号によりアドレスを決定してメモリ
の出力トルクマツプから出力トルク（入力側トルク）の
値Ｔ０を読み込む（■、■）。

続いて、路面伝達トルクとして前輪トルクセンサーによ
り前輪の実トルクＴ’ｒｒ。□を検出すると共に、出力
トルク値Ｔ０から前輪の予定配分トルクＴ　ｏ　ｔ　””　Ｔ　ｏ　　／　４を計算し、前輪の予定配分トルクＴｔ及び前輪の実トル
クＴ　ｖ　ｒ　ｏ　＋ａ　ｔからスリップトルク’ｒｘ
　＝Ｔｏｙ−ＴＦｒ６＠１を計算する（■〜［相］）。

スリップトルクＴ、が求まると、このスリップトルクＴ
、からアドレスを決定してメモリのデユーティ比マツプ
からソレノイドデユーティ比を読み込み、これを目標値
として油圧センサーよる現在の油圧と比較しながら目標
油圧になるようにソレノイドを駆動する（■〜［相］）
。

第３図は出力トルクマツプの例を示す図、第４図はデユ
ーティ比マツプの例を示す図である。出力トルクマツプ
は、第３図に示すようにスロットル開度、変速段、及び
車速（エンジン回転数）のそれぞれの値に対応して出力
トルクを設定するものであるが、スロットル開度、及び
車速（エンジン回転数）のそれぞれの値に対応する出力
トルクマツプを変速段毎に設け、変速段に応じて出力ト
ルクマツプを選択するようにしてもよい。また、デユー
ティ比マツプは、第４図に示すようにスリップトルクの
値に対応してデユーティ比を設定するものである。

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。例えば上記実施例では、前
後輪係合機構をセンターデフ付のフルタイム式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。この場合の前後輪係合機構は
、前輪と後輪との間の差動制限を直結からスリップ領域
を通して解放まで制御可能になった機構であり、前者で
はセンターデフロック用のクラッチ、後者では前輪と後
輪とを直結させるセンタークラッチである。

具体的には、油圧クラッチでなくても電磁式その他係合
度を制御できるものであればよい。

第３図及び第４図に示す参照データとしてのマツプは、
走行条件の違いに応じて複数用意してもよい。スロット
ル開度、変速段、及び車速（エンジン回転数）のそれぞ
れの値と出力トルクとの関係は、夏期と冬季などの季節
や外気温度の違い、走行距離や走行年数等によって変化
する。そのため、これらの条件に対応した複数の出力ト
ルクマツプをメモリに記憶しておき、スイッチの切り換
えや温度センサー、走行距離カウンターの信号によって
出力トルクマツプを選択するようにしてもよい。同様に
、雪路や両路、シャリ路、アスファルト路等、路面の摩
擦抵抗が変わるとスリップトルクの値も変わるので、こ
れらの各路面の摩擦抵抗に対応して複数のデユーティ比
マツプをメモリに記憶しておき、路面の状況に応じてデ
ユーティ比マツプを選択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、入力
側トルクと路面伝達力トルクとの間のトルクバランスを
みるので、スリップ検出の精度が高くなり、しかもスリ
ップの初期にその状態に応じて前後輪の作動機構を制限
するため、スリップを事前に防止でき、スリップの発生
による操縦性の不安定な状態を回避できる。

【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３図は出力トルクマツプの例を示す図、第４図
はデユーティ比マツプの例を示す図、第５図はエンジン
をフロント側に載置した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・・・スロットルセンサー、２・・・車速センサー、
３・・・変速段検出ユニット、４・・・前輪トルクセン
サー、５・・・Ａ／Ｄ変換回路、６・・・波形成形回路
、７・・・カウント回路、８・・・電子制御ユニット、
９・・・ソレノイド駆動回路、１０・・・調圧ソレノイ
ド、１１・・・Ａ／Ｄ変換回路、１２・・・油圧センサ
ー。出　願　人　アイシン・ワーナー株式会社（外１名）代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外２名）第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）係合度を制御することによって前輪と後輪との間
の差動制限を直結からスリップ領域を通して解放まで制
御可能になった前後輪係合機構を有する４輪駆動車にお
いて、設定された係合度で前後輪係合機構を駆動する係
合手段、入力側トルクを検出する入力側トルク検出手段
、路面伝達トルクを検出する路面伝達トルク検出手段、
及び係合度を設定し係合手段を制御する制御手段を備え
、該制御手段は、参照データを有し入力側トルクと路面
伝達トルクからスリップトルクを求め該スリップトルク
より係合度を設定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）前後輪の旋回半径の差を吸収するセンターデフ機
構を前後輪係合機構と並列に有する４輪駆動車であるこ
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）制御手段は、走行条件に応じた複数の参照データ
を有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。
（４）参照データは、入力トルク検出手段から得られる
スロットル開度と車速と変速段の各信号の値に対応する
入力トルクを設定したものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のスリ
ップ防止機能を備えた４輪駆動車。
（５）参照データは、スリップトルクに対応する係合度
を設定したものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第４項のいずれかに記載のスリップ防止機
能を備えた４輪駆動車。
（６）係合度は、係合手段の駆動デューティ比により設
定することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
５項記載のスリップ防止機能を備えた４輪駆動車。