(57)【要約】【課題】路面勾配が変化しても、補助駆動輪に適切な補助駆動力を配分することが可能な４輪駆動車の制御装置を提供する。【解決手段】前輪２１Ｌ，２１Ｒ及び後輪２２Ｌ，２２Ｒのうち一方を主駆動輪として他方を補助駆動輪とする４輪駆動車１に搭載され、駆動ユニット１０が出力する駆動力のうち補助駆動輪に配分される補助駆動力を制御する４輪駆動車１の制御装置４は、駆動力と前後方向の加速度の検出値との関係に基づいて登坂時における路面の傾斜に応じた指標値を算出し、当該指標値に応じて前記補助駆動力を増減させる。【選択図】図２
2020090247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪のうち一方を主駆動輪として他方を補助駆動輪とする４輪駆動車に搭載され、前記４輪駆動車の駆動ユニットが出力する駆動力のうち前記補助駆動輪に配分される補助駆動力を制御する４輪駆動車の制御装置であって、
前記駆動力と前記４輪駆動車の前後方向の加速度の検出値との関係に基づいて登坂時における路面の傾斜に応じた指標値を算出し、当該指標値に応じて前記補助駆動力を増減させる、
４輪駆動車の制御装置。
【請求項２】
前記指標値を、前記駆動力及び前記４輪駆動車の重量から求められる推定加速度と、前記前後方向の加速度の検出値との差によって算出する、
請求項１に記載の４輪駆動車の制御装置。
【請求項３】
前記登坂時における車速に応じて前記補助駆動力を変化させる、
請求項１又は２に記載の４輪駆動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪への駆動力の配分割合を制御可能な４輪駆動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば前輪を主駆動輪として後輪を補助駆動輪とする４輪駆動車は、車輪のスリップや急加速のない通常の直線走行時には前輪のみに駆動力を配分し、走行状態に応じた必要時に後輪にも駆動力を配分する。このような４輪駆動車は、登坂路で停車した際、後輪側の荷重が大きくなる反面、前輪側の荷重が小さくなるので、その後の発進時において主駆動輪である前輪にスリップが発生しやすい傾向がある。
【０００３】
特許文献１に記載の４輪駆動車は、停車時の前後加速度センサの出力値から路面勾配を求め、この路面勾配に基づいて後輪に伝達する駆動力の下限値を設定し、トランスファクラッチの締結力を制御するクラッチ制御弁に下限値に対応する駆動信号を出力して発進に備えるように構成されている。このようにしてトランスファクラッチの締結力を路面勾配に応じて設定することにより、坂路発進時における前輪のスリップを抑止することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２７７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように４輪駆動車を構成することで、坂路発進時のスリップを抑止し得るが、路面勾配は坂路発進後において一定ではなく、走行に伴って随時変化する。このため、例えば登坂路からの発進後に上り勾配が急勾配になる場合には前輪にスリップが発生しやすくなり、緩勾配になる場合には後輪に配分される補助駆動力が必要以上に大きくなって燃費性能が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、路面勾配が変化しても、補助駆動輪に適切な補助駆動力を配分することが可能な４輪駆動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、前輪及び後輪のうち一方を主駆動輪として他方を補助駆動輪とする４輪駆動車に搭載され、前記４輪駆動車の駆動ユニットが出力する駆動力のうち前記補助駆動輪に配分される補助駆動力を制御する４輪駆動車の制御装置であって、前記駆動力と前記４輪駆動車の前後方向の加速度の検出値との関係に基づいて登坂時における路面の傾斜に応じた指標値を算出し、当該指標値に応じて前記補助駆動力を増減させる、４輪駆動車の制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る４輪駆動車の制御装置によれば、路面勾配が変化しても、補助駆動輪に適切な補助駆動力を配分することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載された４輪駆動車の概略の構成例を示す構成図である。
【図２】制御装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図３】４輪駆動車が登坂路に停止している状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載された４輪駆動車の概略の構成例を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、４輪駆動車１は、エンジン１１及びトランスミッション１２からなる駆動ユニット１０と、駆動ユニット１０が出力する駆動力が常に伝達される左右一対の主駆動輪としての前車輪２１Ｌ，２１Ｒと、走行状態に応じて駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪としての後車輪２２Ｌ，２２Ｒとを備えている。駆動ユニット１０が出力する駆動力は、例えばエンジン１１の出力トルク（エンジントルク）とエンジン１１の回転速度（エンジン回転数）との積として算出される。なお、駆動ユニット１０として、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ等の高出力電動モータを用いてもよい。
【００１３】
また、４輪駆動車１は、フロントディファレンシャル１３と、プロペラシャフト１４と、リヤディファレンシャル１５と、左右の前車輪２１Ｌ，２１Ｒ側のドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒと、左右の後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側のドライブシャフト１７Ｌ，１７Ｒと、運転者が操作するステアリングホイール１８及びアクセルペダル１９と、プロペラシャフト１４とリヤディファレンシャル１５との間に配置された駆動力伝達装置３と、駆動力伝達装置３を制御する制御装置４とを有している。
【００１４】
フロントディファレンシャル１３は、トランスミッション１２の出力ギヤ１２１に噛み合う入力ギヤ１３０と、入力ギヤ１３０が固定されたフロントデフケース１３１と、フロントデフケース１３１に両端部が固定されたピニオンピン１３２と、ピニオンピン１３２に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ１３３，１３３と、一対のピニオンギヤ１３３，１３３にギヤ軸を直交させて噛合する一対のサイドギヤ１３４Ｌ，１３４Ｒとを備えている。一方のサイドギヤ１３４Ｌにはドライブシャフト１６Ｌが連結され、他方のサイドギヤ１３４Ｒにはドライブシャフト１６Ｒが連結されている。
【００１５】
また、フロントデフケース１３１は、ドライブシャフト１６Ｒを挿通させる部分が車幅方向に延出されており、その端部にリングギヤ１３５が取り付けられている。リングギヤ１３５は、プロペラシャフト１４の前端部に取り付けられたピニオンギヤ１４１に噛み合い、フロントデフケース１３１と一体に回転する。プロペラシャフト１４には、フロントデフケース１３１及びリングギヤ１３５を介して駆動ユニット１０の駆動力が伝達される。プロペラシャフト１４の後端部は、駆動力伝達装置３に接続されている。
【００１６】
駆動力伝達装置３は、プロペラシャフト１４の後端部に図略の継手を介して連結されたハウジング３１と、ハウジング３１と同軸上で相対回転可能に支持された筒状の出力シャフト３２と、ハウジング３１と出力シャフト３２との間に配置された多板クラッチ３３と、多板クラッチ３３を押圧するアクチュエータ３４とを有している。多板クラッチ３３は、ハウジング３１と一体に回転する複数のアウタクラッチプレート３３１、及び出力シャフト３２と一体に回転する複数のインナークラッチプレート３３２を有し、アクチュエータ３４の押圧力を受けてアウタクラッチプレート３３１とインナークラッチプレート３３２とが摩擦接触する。これにより、ハウジング３１から出力シャフト３２に駆動力が伝達される。
【００１７】
アクチュエータ３４は、例えば回転力を軸方向の押圧力に変換するボールカム機構と、ボールカム機構を作動させる電磁クラッチ機構あるいは電動モータとを有し、制御装置４から供給される電流に応じた押圧力で多板クラッチ３３を押圧する。制御装置４は、アクチュエータ３４に供給する電流を増減することで、駆動力伝達装置３によって後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側に伝達される駆動力を制御することが可能である。以下、後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側に伝達される駆動力を補助駆動力という。補助駆動力は、例えば出力シャフト３２に伝達されるトルクに出力シャフト３２の回転速度を乗じた積として算出される。
【００１８】
出力シャフト３２には、例えばスプライン嵌合によってピニオンギヤシャフト３５が相対回転不能に連結されている。ピニオンギヤシャフト３５の後端部に設けられたギヤ部３５１は、リヤディファレンシャル１５のリングギヤ１５０に噛み合っている。リヤディファレンシャル１５は、リングギヤ１５０が固定されたリヤデフケース１５１と、リヤデフケース１５１に両端部が固定されたピニオンピン１５２と、ピニオンピン１５２に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ１５３，１５３と、一対のピニオンギヤ１５３，１５３にギヤ軸を直交させて噛合する一対のサイドギヤ１５４Ｌ，１５４Ｒとを備えている。一方のサイドギヤ１５４Ｌにはドライブシャフト１７Ｌが連結され、他方のサイドギヤ１５４Ｒにはドライブシャフト１７Ｒが連結されている。
【００１９】
制御装置４は、左右の前車輪２１Ｌ，２１Ｒ及び後車輪２２Ｌ，２２Ｒの回転速度（車輪速）をそれぞれ検出する車輪速センサ１０１〜１０４、ステアリングホイール１８の操舵角を検出する操舵角センサ１０５、及び４輪駆動車１の前後方向の加速度（前後Ｇ）を検出する前後Ｇセンサ１０６の検出値を、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）からなる車載通信網によって取得可能である。
【００２０】
図２は、制御装置４の機能構成例を示すブロック図である。制御装置４は、各車輪の車輪速、操舵角、及び前後Ｇに加え、駆動源であるエンジン１１の出力トルク（エンジントルク）及びエンジン１１の回転速度（エンジン回転数）の情報を車載通信網によって取得可能であり、４輪駆動車１の走行状態を示すこれらの情報に基づいて駆動力伝達装置３を制御する。
【００２１】
制御装置４は、不揮発性メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵ（演算処理装置）が実行することで、駆動力対応トルク演算部４１、差動回転対応トルク演算部４２、操舵角対応トルク演算部４３、路面勾配対応トルク演算部４４、加算部４５、電流指令値演算部４６、及びＰＷＭ制御部４７として機能する。また、制御装置４は、例えば車載のバッテリーから供給される直流電圧をスイッチングして駆動力伝達装置３のアクチュエータ３４に出力するインバータ４０を有している。
【００２２】
駆動力対応トルク演算部４１は、エンジントルク及びエンジン回転数から得られる駆動ユニット１０の駆動力の大きさ、及び各車輪の車輪速から得られる車速に応じて、駆動力対応トルクＴ１を演算する。差動回転対応トルク演算部４２は、前車輪２１Ｌ，２１Ｒの平均車輪速と後車輪２２Ｌ，２２Ｒの平均車輪速との差である前後輪の差動回転速度に応じて差動回転速度対応トルクＴ２を演算する。操舵角対応トルク演算部４３は、操舵角に応じて操舵角対応トルクＴ３を演算する。路面勾配対応トルク演算部４４は、路面勾配に応じた路面勾配対応トルクＴ４を演算する。
【００２３】
駆動力対応トルクＴ１、差動回転速度対応トルクＴ２、操舵角対応トルクＴ３の演算は、例えば不揮発性メモリに記憶されたマップを参照して演算される。駆動力対応トルクＴ１の演算に用いられるマップには、駆動力が大きいほど、車速に応じて、駆動力対応トルクＴ１が大きくなるマップ情報が定義されている。差動回転速度対応トルクＴ２の演算に用いられるマップには、差動回転速度が大きいほど、また車速が高いほど、差動回転速度対応トルクＴ２が大きくなるマップ情報が定義されている。操舵角対応トルクＴ３の演算に用いられるマップには、操舵角と車速に応じて、操舵角対応トルクＴ３が変化するマップ情報が定義されている。路面勾配対応トルクＴ４の演算方法については後述する。
【００２４】
駆動力対応トルクＴ１、差動回転速度対応トルクＴ２、操舵角対応トルクＴ３、及び路面勾配対応トルクＴ４は、加算部４５によって加算されて指令トルクＴ＊が演算される。すなわち、指令トルクＴ＊は、駆動力対応トルクＴ１、差動回転速度対応トルクＴ２、操舵角対応トルクＴ３、及び路面勾配対応トルクＴ４の合算値である。電流指令値演算部４６は、指令トルクＴ＊に応じた補助駆動力を後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側に伝達するために駆動力伝達装置３に供給すべき指令電流Ｉ＊を演算する。ＰＷＭ制御部４７は、指令電流Ｉ＊に対応するデューティー比を演算し、インバータ４０のスイッチング素子をオン・オフさせるためのＰＷＭ信号を生成する。これにより、インバータ４０から指令電流Ｉ＊に対応した電流が駆動力伝達装置３に供給される。
【００２５】
次に、路面勾配対応トルク演算部４４について、停車時の処理、発進後の処理のそれぞれについて詳細に説明する。
【００２６】
（１）停車時の処理
路面勾配対応トルク演算部４４は、４輪駆動車１の停車中、車載通信網から前後Ｇセンサ１０６の検出値を所定の演算周期で取得し、取得した検出値に応じた路面勾配対応トルクＴ４を演算する。ここで、停車中とは、エンジン１１の始動スイッチ（イグニッションスイッチ）がオンの状態で、かつ車速が実質的にゼロ（例えば１．２ｋｍ／ｈ未満）である状態をいう。４輪駆動車１の停車中には、加減速による前後Ｇが発生しないので、前後Ｇセンサ１０６の検出値は、路面の車両前後方向の傾きを示す。
【００２７】
停車中に前後Ｇセンサ１０６の検出値に応じた路面勾配対応トルクＴ４を演算することにより、後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側に配分される駆動力の割合が大きくなり、後車輪２２Ｌ，２２Ｒ側の荷重が大きくなる登坂路からの発進時にも、前車輪２１Ｌ，２１Ｒのスリップを抑制して安定した発進が行いやすくなる。
【００２８】
（２）発進後の処理
４輪駆動車１の発進後において、制御装置４は、所定の演算周期ごとに、駆動ユニット１０の駆動力と前後方向の加速度の検出値との関係に基づいて路面の傾斜に応じた指標値を算出し、この指標値に応じて補助駆動力を増減させる。より詳細には、制御装置４のＣＰＵが路面勾配対応トルク演算部４４として路面の傾斜に応じた指標値を求め、この指標値に基づいて路面勾配対応マップ４４０を参照して路面勾配対応トルクＴ４を演算する。
【００２９】
本実施の形態では、この指標値として、路面勾配対応前後Ｇを用いる。この路面勾配対応前後Ｇは、前後Ｇセンサ１０６によって検出される４輪駆動車１の前後方向の加速度のうち、路面の勾配によって発生する加速度をいう。つまり、前後Ｇセンサ１０６で検出される加速度には、４輪駆動車１の加減速によって発生する成分と、路面の勾配によって発生する成分とが存在する。４輪駆動車１の加減速によって発生する加速度は、駆動ユニット１０の駆動力の大きさ及び４輪駆動車１の重量から推定することができるので、この推定加速度と前後Ｇセンサ１０６で検出される前後方向の加速度の検出値との差によって、路面勾配対応前後Ｇを算出することができる。
【００３０】
より具体的には、駆動ユニット１０の駆動力の大きさをＦとし、４輪駆動車１の重量をＷとし、４輪駆動車１の加減速によって発生する加速度の推定値である推定加速度をＡとすると、この推定加速度（Ａ）は、次式（１）によって求めることができる。
Ａ＝Ｆ／Ｗ  ・・・（１）
なお、重量Ｗとしては、簡易的に４輪駆動車１の空車重量を用いてもよいが、乗車人数やガソリン等の液体燃料の残量などを考慮した車両重量を用いることがより望ましい。
【００３１】
また、前後Ｇセンサ１０６の検出値をＴとし、路面勾配対応前後ＧをＳＧとすると、路面勾配対応前後Ｇ（ＳＧ）は、次式（２）によって求めることができる。
ＳＧ＝Ｔ−Ａ  ・・・（２）
【００３２】
制御装置４の不揮発性メモリには、路面勾配対応前後Ｇと路面勾配対応トルクＴ４との関係を示す路面勾配対応マップ４４０のマップ情報が記憶されている。路面勾配対応トルク演算部４４は、路面勾配対応前後Ｇに基づいて、路面勾配対応マップ４４０を参照して路面勾配対応トルクＴ４を算出する。
【００３３】
図２では、路面勾配対応マップ４４０の一例を、横軸を路面勾配対応前後Ｇとし、縦軸を路面勾配対応トルクＴ４とするグラフで示している。このグラフに示されるように、路面勾配対応トルクＴ４は、路面勾配対応前後Ｇが大きくなるほど大きな値となる。これにより、路面勾配対応前後Ｇが大きいほど、すなわち４輪駆動車１が走行する路面の上り勾配が大きいほど、補助駆動輪である後車輪２２Ｌ，２２Ｒへの駆動力配分が大きくなる。
【００３４】
また、路面勾配対応トルクＴ４を算出するにあたり、車速を加味してもよい。この場合、路面勾配対応マップ４４０を、路面勾配対応前後Ｇ及び車速と、路面勾配対応トルクＴ４との関係が定義された三次元マップとし、車速に応じて路面勾配対応トルクＴ４が変化する。これにより、登坂時における車速が高いほど補助駆動力が増大し、より走行安定性が高められる。
【００３５】
図３は、４輪駆動車１が登坂路に停車している状態を示す模式図である。図３では、上り勾配θが一定の場合の路面Ｒを実線で示し、上り勾配θが前進方向に向かって急勾配となる場合の路面Ｒを破線で示し、上り勾配θが前進方向に向かって緩勾配となる場合の路面Ｒを一点鎖線で示している。
【００３６】
例えば、停車時の前後方向の加速度から路面勾配を求め、この路面勾配に基づいて求めた補助駆動力を車速が所定値に達するまで維持する制御方法では、路面Ｒが急勾配となった場合に後車輪２２Ｌ，２２Ｒの荷重が増大する一方、前車輪２１Ｌ，２１Ｒの荷重が減少するので、前車輪２１Ｌ，２１Ｒにスリップが発生しやすくなるが、本実施の形態では、所定の演算周期ごとに、逐次、路面勾配対応前後Ｇを上記の式（１），（２）によって求めて路面勾配対応トルクＴ４を算出するので、走行中の路面の勾配に応じた適切な補助駆動力を後車輪２２Ｌ，２２Ｒに伝達することができ、前車輪２１Ｌ，２１Ｒのスリップを抑制することができる。
【００３７】
また、路面Ｒが緩勾配となる場合には、徐々に後車輪２２Ｌ，２２Ｒの荷重が減少して前車輪２１Ｌ，２１Ｒの荷重が増大するので、前車輪２１Ｌ，２１Ｒのスリップが次第に発生し難くなる。本実施の形態では、この路面勾配の変化に応じて補助駆動力が減少するので、必要以上に大きな補助駆動力を後車輪２２Ｌ，２２Ｒに伝達することがなく、燃費性能の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態によれば、駆動ユニット１０の駆動力と前後方向の加速度の検出値との関係に基づいて算出された路面勾配対応前後Ｇに応じて補助駆動力を増大させるので、路面勾配が変化しても、後車輪２２Ｌ，２２Ｒに適切な補助駆動力を配分することが可能となる。
【００３９】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００４０】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。４輪駆動車１の構成については、図１に例示したものに限らず、様々な構成の４輪駆動車に本発明を適用することができる。例えば、上記実施の形態では、前車輪２１Ｌ，２１Ｒを主駆動輪とし、後車輪２２Ｌ，２２Ｒを補助駆動輪とした場合について説明したが、これに限らず、後車輪２２Ｌ，２２Ｒを主駆動輪とし、前車輪２１Ｌ，２１Ｒを補助駆動輪としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…４輪駆動車                      ３…駆動力伝達装置
４…制御装置                        １０…駆動ユニット
２１Ｌ，２１Ｒ…前車輪（主駆動輪）  ２２Ｌ，２２Ｒ…後車輪（補助駆動輪）
【図１】
2020090247.tif 000003
【図２】
2020090247.tif 000004
【図３】
2020090247.tif 000005