(57)【要約】【課題】走行状況に応じてより適切に４輪にトルク配分することにより、安定性を向上するとともに、燃費低減を図る。【解決手段】エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクは、必要に応じてトルク伝達クラッチを介して従動輪へ配分される。車速、スロットル開度およびトランスミッションの変速段に基づいてプレトルクがフィードフォワード的に演算される。車速および駆動輪と従動輪との回転速度差に基づいて補正トルクがフィードバック的に演算される。プレトルクおよび補正トルクを加算した指令トルクに基づいてトルク伝達クラッチが制御され、指令トルクが従動輪に配分される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪へ配分するトルク伝達クラッチを備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車速、スロットル開度およびトランスミッションの変速段に基づいて従動輪に伝達するプレトルクを演算するプレトルク演算手段と、駆動輪と従動輪との回転速度差に基づいて補正トルクを演算する補正トルク演算手段と、前記プレトルクおよび補正トルクを加算して指令トルクを演算する指令トルク演算手段を備え、前記トルク伝達クラッチは前記指令トルク演算手段から入力された前記指令トルクに基づいて制御されることを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記補正トルク演算手段は、駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクを演算することを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記プレトルク演算手段は、従動輪に伝達するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの変速段毎に複数個設け、選択された変速段に対応するプレトルクマップを選択して前記プレトルクを演算することを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項４】
請求項１または２において、前記プレトルク演算手段は、従動輪に伝達するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの少なくとも一変速段に対応して設け、車速およびスロットル開度に応じて前記プレトルクマップから求めたプレトルクを前記一変速段と選択された変速段との相違に応じて修正演算することを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記プレトルク演算手段は、車輪速センサで検出された車輪速から演算された車速、スロットルセンサで検出されたスロットル開度、およびギヤポジションセンサで検出された変速段に基づいて前記従動輪に伝達するプレトルクを演算することを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記トルク配分装置は、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪へ配分する電磁クラッチと、該電磁クラッチが前記指令トルクを従動輪へ伝達するために必要な指令電流を前記電磁クラッチの電磁コイルに印加する電流制御回路を備えたことを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４輪駆動車の従動輪へのトルク配分を制御するトルク配分制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを駆動輪と従動輪との回転速度差に応じて従動輪へ配分するトルク伝達クラッチを備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車両の加速度が所定値以上の場合は、駆動輪と従動輪との回転速度差の増加に対し従動輪に配分するトルクの増加割合を大きくした加速モードマップを選択することにより、回転速度差に対して大きなトルクを従動輪に配分し、所定値以下の場合は、回転速度差の増加に対し従動輪に配分するトルクの増加割合を小さくしたタイトモードマップを選択することにより、回転速度差に対して小さなトルクを従動輪に配分することが特開２００１−７１７８１号公報に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７１７８１号公報（第４，５頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法によれば、加速する場合や低μ路で発進する場合などに従動輪に大きなトルクを配分して安定した加速、発進が可能となり、低速でのタイトコーナ旋回時には従動輪に配分するトルクを小さくしてタイトコーナブレーキング現象を回避することができる。しかしながら、車両の加速度が所定値以上であるか否かを判定するだけでは、例えば加速度が所定値以下の中速度でコーナリングする場合、安定性を向上するために必要なトルクを従動輪に配分することができない。このように従来方法では、走行状況を十分把握することができず、車両の走行状況、或いは運転者の意思をダイレクトに反映して従動輪にトルク配分することができなかった。
【０００５】
本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、走行状況に応じてより適切に４輪にトルク配分することにより、安定性を向上するとともに、燃費低減を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪へ配分するトルク伝達クラッチを備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車速、スロットル開度およびトランスミッションの変速段に基づいて従動輪に伝達するプレトルクを演算するプレトルク演算手段と、駆動輪と従動輪との回転速度差に基づいて補正トルクを演算する補正トルク演算手段と、前記プレトルクおよび補正トルクを加算して指令トルクを演算する指令トルク演算手段を備え、前記トルク伝達クラッチは前記指令トルク演算手段から入力された前記指令トルクに基づいて制御されることである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記補正トルク演算手段は、駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクを演算することである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記プレトルク演算手段は、従動輪に伝達するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの変速段毎に複数個設け、選択された変速段に対応するプレトルクマップを選択して前記プレトルクを演算することである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記プレトルク演算手段は、従動輪に伝達するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの少なくとも一変速段に対応して設け、車速およびスロットル開度に応じて前記プレトルクマップから求めたプレトルクを前記一変速段と選択された変速段との相違に応じて修正演算することである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記プレトルク演算手段は、車輪速センサで検出された車輪速から演算された車速、スロットルセンサで検出されたスロットル開度、およびギヤポジションセンサで検出された変速段に基づいて前記従動輪に伝達するプレトルクを演算することである。
【００１１】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記トルク配分装置は、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪へ配分する電磁クラッチと、該電磁クラッチが前記指令トルクを従動輪へ伝達するために必要な指令電流を前記電磁クラッチの電磁コイルに印加する電流制御回路を備えたことである。
【００１２】
【発明の作用および効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクは、必要に応じてトルク伝達クラッチを介して従動輪へ配分される。車速、スロットル開度およびトランスミッションの変速段に基づいてプレトルクがフィードフォワード的に演算される。駆動輪と従動輪との回転速度差に基づいて補正トルクがフィードバック的に演算される。プレトルクおよび補正トルクを加算した指令トルクに基づいてトルク伝達クラッチが制御され、指令トルクが従動輪に配分される。これにより、低速段を選択する発進時や中速段でのコーナリングなどの走行状況では、４輪にトルク配分して安定性を向上し、高速段を選択するクルージング走行などの走行状況では、従動輪にあまりトルク配分せずに燃費の低減を図ることができる。このように運転者の意思をダイレクトに反映して適切な配分のトルクを従動輪に伝達することができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクがフィードバック的に演算されるので、走行状況をより的確に把握して運転者の意思を反映した従動輪へのトルク配分を行うことができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、従動輪に配分するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの変速段毎に複数個設け、選択された変速段に対応するプレトルクマップからプレトルクを演算するので、請求項１に記載の発明の効果に加え、変速段で示される運転者の意思をダイレクトに反映した最適なプレトルクマップを変速段毎に設定することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、従動輪に伝達するプレトルクを車速およびスロットル開度に応じて設定したプレトルクマップをトランスミッションの少なくとも一変速段に対応して設ける。このプレトルクマップから車速およびスロットル開度に応じてプレトルクを求め、このプレトルクを選択された変速段と一変速段との相違に応じて修正演算する。これにより、請求項１に記載の発明の効果に加え、変速段で示される運転者の意思をダイレクトに反映して一つのプレトルクマップに基づいて従動輪に適切なトルクを配分することができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、車輪速センサで検出された従動輪の車輪速から演算された車速、スロットルセンサで検出されたスロットル開度、およびギヤポジションセンサで検出された変速段に基づいて従動輪に伝達するプレトルクを演算するので、運転状況を各センサで確実に検出して運転状況に適したトルクを従動輪に配分することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、電磁コイルに指令電流を印加することにより、電磁クラッチが走行状況に応じた指令トルクを従動輪に伝達するので、簡単な構成により適切なトルクを従動輪に伝達して安定性、燃費向上を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置を搭載する４輪駆動車の構成を概念的に示す図である。図１において、エンジン１０の出力側にトランスアクスル１１が組付けられる。トランスアクスル１１は、トランスミッション１２、トランスファおよびフロントディファレンシャル１３を一体に備える。トランスアクスル１１は、エンジン１０の出力トルクを、フロントディファレンシャル１３を介してフロントアクスルシャフト１４に出力して駆動輪である左右の前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを駆動するとともに第１プロペラシャフト１５に出力する。第１プロペラシャフト１５は電磁クラッチ１６を介して第２プロペラシャフト２０に連結されている。電磁クラッチ１６は、電子制御装置１７により車両の走行状況に応じて演算された指令トルクに基づいて制御され、第２プロペラシャフト２０を介して従動輪である後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに指令トルクを配分する。電流制御回路１８は、制御装置１７により演算された指令トルクに応じた指令電流を電磁クラッチ１６の励磁コイル１９に印加し、電磁クラッチ１６は指令電流に応じて複数枚のクラッチ板を圧接して指令トルクを第１プロペラシャフト１５から第２プロペラシャフト２０にトルク伝達する。第２プロペラシャフト２０に伝達されたトルクはリアディファレンシャル２１に伝達され、リアディファレンシャル２１からリアアクスルシャフト２２に出力されて従動輪である左右の後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに配分される。電流制御回路１８および電磁クラッチ１６等により、エンジン１０から駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒへ伝達されるトルクを従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒへ配分するトルク配分装置２３が構成されている。
【００１９】
駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒおよび従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの車輪速度を検出する車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒが各車輪に対応して設けられている。なお、各車輪速センサは、各車輪を制動する各車輪ブレーキＢｆｌ，Ｂｆｒ，Ｂｒｌ，Ｂｒｒを独立して制御するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の車輪速センサを兼用する。さらに、エンジン１０の吸気系のスロットルボデーには、アクセルペダルの踏込み量に応じて吸気量を調整するスロットルバルブ２４のスロットル開度θを検出するスロットル開度センサＳｔｈが設けられている。トランスミッション１２には、各変速段Ｇを成立するためにギヤチェンジを行うシフトレバーの位置を検出するギヤポジションセンサＳｇが設けられている。
【００２０】
電子制御装置１７は、図２に示すように、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒおよびスロットル開度センサＳｔｈに接続されるとともにトルク配分装置２３の電流制御回路１８に接続されている。電子制御装置１７は、トルク配分装置２３を制御するための各種演算処理を行うＣＰＵ２５と、ＣＰＵ２５により実行される図６に示すトルク配分制御プログラムを予め格納したＲＯＭ２６と、ＣＰＵ２５のトルク配分制御中に随時必要なデータが読み書きされるＲＡＭ２７と、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、スロットル開度センサＳｔｈおよびギヤポジションセンサＳｇから車輪速信号、スロットル開度信号および変速段信号を入力するとともにＣＰＵ２５による演算結果である指令電流Ｉを電流制御回路１８に出力する入出力回路２８とを含んで構成されている。
【００２１】
図３に示すように、電子制御装置１７は、演算した指令トルクＴを電磁クラッチ１６が従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達するために電磁コイル１９に印加しなければならない指令電流Ｉを演算して電流制御回路１８に出力する。電磁クラッチ１６が伝達する指令トルクＴと指令電流Ｉとの関係はトルク電流マップ２９としてＲＯＭ２６に記憶され、指令トルクに対する指令電流はこのトルク電流マップ２９から読み出される。なお、指令電流は指令トルクと指令電流との関係を示す計算式から求めてもよい。
【００２２】
電流制御回路１８は、電磁クラッチ１６の電磁コイル１９に流れた実電流Ｉｒを電流検出部３０で検出し、電子制御装置１７から入力された指令電流Ｉと実電流Ｉｒとの差を減算部３１で演算し、ＰＩ制御部３２で増幅してＰＷＭ出力変換部３３でパルス幅変調した電圧を出力駆動部３４からスイッチング・トランジスタ３５のベースに印加している。スイッチング・トランジスタ３５は電磁コイル１９と直列にバッテリＢに接続されているので、電磁コイル１９には指令電流Ｉが印加される。
【００２３】
電子制御装置１７は、車速Ｖ、スロットル開度θおよびトランスミッション１２の変速段Ｇに基づいて従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達するプレトルクＴｆｆを演算するプレトルク演算手段３６と、車速Ｖおよび駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮに基づいて補正トルクＴｆｂを演算する補正トルク演算手段３７と、プレトルクおよび補正トルクを加算して指令トルクＴを演算する加算手段３８を備えている。
【００２４】
車速Ｖは、車輪速センサＳｒｌ，Ｓｒｒにより検出された従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値から算出し、スロットル開度θは、スロットルセンサＳｔｈにより検出されたスロットルバルブ２４の開度を全開状態に対してパーセントで表したものであり、変速段は、ギヤポジションセンサＳｇにより検出されたトランスミッション１２のシフトレバーの位置から求めたものである。変速段Ｇは、車速Ｖとエンジン回転数から演算してもよく、或いは自動変速機付き車両の場合、自動変速機制御用のＥＣＵで演算された変速段を使用するようにしてもよい。
【００２５】
プレトルク演算手段３６では、車速Ｖおよびスロットル開度θに応じて従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達するプレトルクＴｆｆをトランスミッションの変速段Ｇ毎に設定した複数のプレトルクマップＭＴｆｆ１，ＭＴｆｆ２，ＭＴｆｆ３…がＲＯＭ２６に登録され、トルク配分制御プログラムが実行されて、変速段に対応するプレトルクマップＭＴｆｆが選択され、車速Ｖおよびスロットル開度θからプレトルクＴｆｆが演算される。図４に示す第１速段におけるプレトルクマップＭＴｆｆ１においては全体の傾向として、プレトルクＴｆｆは車速Ｖがゼロ近傍で大であり、所定速度まで車速の増加につれて減少し、且つスロットル開度θの増加に対する増加割合は大である。車速が所定速度以上になると、プレトルクＴｆｆは小さく、スロットル開度θの増加に対する増加割合も小さい。
【００２６】
同じ車速Ｖ、スロットル開度θであっても、車両の走行安定性を向上し、または燃費をよくするために、従動輪に伝達される適切なトルクは走行状況によって異なる。即ち、低速段が選択される発進時、中速段でのコーナリング時などでは、確実に４輪にトルク配分して安定性の向上を図る必要がある。逆に高速段でのクルージング走行時などでは、従動輪にあまりトルク配分する必要性がなく、従動輪へのトルク配分を下げて燃費を向上するのが望ましい。このような特性をプレトルクマップに反映するために、変速段が高くなるにつれて、車速Ｖが低いときのプレトルクＴｆｆは小さく、スロットル開度θの増加に対するプレトルクＴｆｆ増加割合も小さく、車速が所定速度以上のプレトルクＴｆｆも小さく設定されている。このように設定されたプレトルクマップＭＴｆｆが変速段毎にＲＯＭ２６に登録されているので、選択された変速段により示される運転者の意思をダイレクトに反映して従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに適切なトルク配分を行うことができる。
【００２７】
なお、プレトルクマップＭＴｆｆは、変速段毎に複数個設けるのではなく、基準例えば３速段のプレトルクマップを一つ用意し、１速段では基準のプレトルクマップから求めたプレトルクＴｆｆの１．５倍、５速段では０．５倍等にするようにしてもよい。また、プレトルクＴｆｆは、プレトルクマップＭＴｆｆから演算するのではなく、車速Ｖおよびスロットル開度θから所定の計算式により演算するようにしてもよい。
【００２８】
補正トルク演算手段３７では、駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮに対する補正トルクＴｆｂが複数の車速Ｖをパラメータとして設定された補正トルクマップＭＴｆｂがＲＯＭ２６に登録され、トルク配分制御プログラムが実行されて、補正トルクマップＭＴｆｂに基づいて駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮおよび車速Ｖから補正トルクＴｆｂが演算される。図５に示す補正トルクマップＭＴｆｂにおいては全体の傾向として、駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮがゼロのとき補正トルクＴｆｂはゼロであり、補正トルクＴｆｂは、回転速度差ΔＮの増加に比例して一定の傾きで増加し、所定値を超えると傾きが小さくなっている。補正トルクＴｆｂは、車速Ｖが低速ほど大きく、高速になるにつれて小さく設定されている。
【００２９】
次に、上記実施の形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の作動を説明する。ＣＰＵ２５は、図６のトルク配分プログラムを微小時間間隔で実行し、先ず、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、スロットルセンサＳｔｈおよびギヤポジションセンサＳｇからの各種信号を取込処理する（ステップ４１）。車輪速センサＳｒｌ，Ｓｒｒにより検出された従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値に基づいて車速Ｖが演算される（ステップ４２）。車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒにより検出された駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒの回転数の平均値から従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値が減算されて駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮが演算される（ステップ４３）。ギヤポジションセンサＳｇにより検出された変速段Ｇに対応するプレトルクマップＴＭが選択され、車速ＶおよびスロットルセンサＳｔｈにより検出されたスロットル開度θに対応するプレトルクＴｆｆがフィードフォワード的に演算される（ステップ４４）。補正トルクマップＭＴｆｂに基づいて回転速度差ΔＮおよび車速Ｖに対応する補正トルクＴｆｂがフィードバック的に演算される（ステップ４５）。トルク演算手段３８をなすステップ４６において、プレトルクＴｆｆと補正トルクＴｆｂとが加算されて指令トルクＴが演算される。電磁クラッチ１６が指令トルクＴを伝達するために、電磁コイル１９に印加しなければならない指令電流Ｉが、指令トルクＴに対する指令電流Ｉを記憶したトルク電流マップ２９から読み出され（ステップ４７）、電流制御回路１８に出力される。（ステップ４８）。電流制御回路１８は、指令電流Ｉと電磁クラッチ１６の電磁コイル１９に流れる実電流Ｉｒとの差を増幅してパルス幅変調し、スイッチング・トランジスタ３５に出力して電磁コイル１９に指令電流Ｉを印加する。これにより電磁クラッチ１６は指令トルクＴを第１プロペラシャフト１５から第２プロペラシャフト２０に伝達して従動輪である後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｌに配分する。
【００３０】
このとき、例えば第１速段が選択されて発進する場合、第１速段に対応して選択される第１プレトルクマップＴＭｆｆ１では、車速Ｖが小さくスロットル開度θが大きいとき大きいプレトルクＴｆｆ１が設定されているので、発進時に従動輪にも大きなトルクが配分されてスリップすることなく発進することができる。また、中速段で選択されるプレトルクマップＴＭでは、車速Ｖが中速のときプレトルクＴｆｆが概してスロットル開度θに拘わらず中程度に設定されているので、中速段でコーナリングする場合、従動輪に適切なトルク配分がなされ、４輪で路面を確実にグリップして安定してコーナリングすることができる。高速段で選択されるプレトルクマップＴＭでは、車速Ｖが高速のときプレトルクＴｆｆがスロットル開度θがかなり大きくても小さく設定されているので、高速段でのクルージング走行時に燃費を向上することができる。このように変速段換言すればギヤ選択という運転者の意思をダイレクトに反映したプレトルクマップＭＴｆｆを変速段毎に設定し、変速段に対応するプレトルクマップＭＴｆｆからプレトルクが演算されるので、各走行状況に最適なトルクを従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに配分することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の概念図。
【図２】電子制御装置を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の各部の機能を示すブロック図。
【図４】第１速段で選択される第１プレトルクマップの一例を示す図。
【図５】補正トルクマップを示す図。
【図６】トルク配分プログラムを示す図。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…トランスアクスル、１２…トランスミッション、１３…フロントディファレンシャル、１４…フロントアクスル、１５…第１プロペラシャフト、１６…電磁クラッチ、１７…電子制御装置、１８…電流制御回路、１９…電磁コイル、２０…第２プロペラシャフト、２１…リアディファレンシャル、２２…リアアクスル、２３…トルク配分装置、２９…トルク電流マップ、３６…プレトルク演算手段、３７…補正トルク演算手段、３８…加算手段、Ｗｆｌ，Ｗｆｒ…前輪（駆動輪）、Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…後輪（従動輪）、Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ…車輪速センサ、Ｓｔｈ…スロットル開度センサ、Ｓｇ…ギヤポジションセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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