(57)【要約】【課題】微小スリップ領域を考慮に入れて、後輪に駆動トルクを伝達するカップリングの締結トルクを適切に制御する。【解決手段】四輪駆動車のスリップ率制御装置は、前輪速度Ｖｆ及び後輪速度Ｖｒに基づいてカップリングスリップ率ｙｃを求めるカップリングスリップ率算出部２１と、後輪駆動トルクＴｒ及びドライビングスティフネスｋｒに基づいて後輪スリップ率ｙｒを算出する後輪スリップ率算出部２３と、カップリングスリップ率ｙｃ及び後輪スリップ率ｙｒに基づいて前輪スリップ率ｙｆを求める前輪スリップ率算出部２４と、前輪スリップ率ｙｆに基づいて、前輪スリップ率が微小スリップ領域内に維持されるように、電磁カップリング１３の締結トルクＴｃを求める締結トルク算出部２５と、この締結トルクＴｃを電磁カップリング１３に適用する制御を行うカップリング制御部２６と、を有する。【選択図】図４
2016064712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源としての原動機が出力した原動機出力トルクを前輪及び後輪に伝達する四輪駆動車のスリップ率制御装置であって、この四輪駆動車のスリップ率制御装置は、上記原動機出力トルクの一部をカップリングを介して後輪に伝達し、このカップリングの締結トルクを変化させることにより、上記原動機出力トルクのうちで後輪に伝達するトルクを可変に構成され、
前輪速度及び後輪速度に基づいて、上記カップリングに生じているスリップに関するカップリングスリップ率を求めるカップリングスリップ率算出手段と、
後輪に伝達される駆動トルクである後輪駆動トルクと、ドライビングスティフネスとに基づいて、後輪に生じているスリップに関する後輪スリップ率を算出する後輪スリップ率算出手段と、
上記カップリングスリップ率算出手段が求めたカップリングスリップ率と、上記後輪スリップ率算出手段が求めた後輪スリップ率とに基づいて、前輪に生じているスリップに関する前輪スリップ率を求める前輪スリップ率算出手段と、
前輪スリップ率が微小スリップ領域内に維持されるように、上記前輪スリップ率算出手段が求めた前輪スリップ率に基づいて、上記カップリングに適用すべき締結トルクを求める締結トルク算出手段と、
上記締結トルク算出手段が求めた締結トルクを上記カップリングに適用する制御を行うカップリング制御手段と、
を有することを特徴とする四輪駆動車のスリップ率制御装置。
【請求項２】
上記カップリングに現在適用されている締結トルクと、後輪のデファレンシャルギヤのギヤ比と、トランスミッションからの駆動トルクをプロペラシャフトに伝達するパワーテイクオフのギヤ比と、上記原動機出力トルクとに基づいて、上記後輪駆動トルクを求める後輪駆動トルク算出手段を更に備え、
上記後輪スリップ率算出手段は、上記後輪駆動トルク算出手段が求めた後輪駆動トルクに基づいて、上記後輪スリップ率を求める、請求項１に記載の四輪駆動車のスリップ率制御装置。
【請求項３】
上記締結トルク算出手段は、上記原動機出力トルクを前輪に付与したときに、上記前輪スリップ率が上記微小スリップ領域内に収まっている場合には、上記原動機出力トルクが前輪にのみ付与されるように上記締結トルクを求め、上記前輪スリップ率が上記微小スリップ領域を逸脱した場合には、上記前輪スリップ率を上記微小スリップ領域に戻すべく、上記原動機出力トルクを後輪に分配するように上記締結トルクを求める、請求項１又は２に記載の四輪駆動車のスリップ率制御装置。
【請求項４】
上記締結トルク算出手段は、上記前輪スリップ率算出手段が求めた前輪スリップ率に加えて、上記四輪駆動車のアクセル開度変化量にも基づき、上記締結トルクを求める、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の四輪駆動車のスリップ率制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源としての原動機が出力した原動機出力トルクを前輪及び後輪に伝達する四輪駆動車のスリップ率制御装置に係わり、特に、原動機出力トルクの一部をカップリングを介して後輪に伝達し、このカップリングの締結トルクを変化させることにより、原動機出力トルクのうち後輪に伝達するトルクを変化させることができる四輪駆動車のスリップ率制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車輪のスリップ率を考慮して、原動機からの駆動トルクを前輪と後輪とに配分する制御が提案されている。例えば、特許文献１には、車両の旋回加速時の限界性能を向上すべく、各車輪のスリップ率と、対応する各車輪のドライビングスティフネスとの積に基づいて、各車輪に分配する駆動トルクを決定する、四輪駆動車に関する制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車輪のスリップ率と車輪に付与される駆動力との関係がほぼ線形になる、スリップ率が微小である領域（例えばスリップ率が８％以下の領域であり、以下では当該領域を「微小スリップ領域」と呼ぶ。）が存在するが、そのような微小スリップ領域を考慮に入れて、四輪駆動車における車輪のスリップ率を適切に制御することが望ましい。特に、カップリングを介して後輪に駆動トルクを伝達し、カップリングの締結トルクを変化させることで後輪に伝達する駆動トルクを変化させる四輪駆動車において、微小スリップ領域を考慮に入れて、カップリングの締結トルクを変化させて、車輪のスリップ率を適切に制御できるとよい。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、微小スリップ領域を考慮に入れて、後輪に駆動トルクを伝達するカップリングの締結トルクを適切に制御することができる、四輪駆動車のスリップ率制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、車両の駆動源としての原動機が出力した原動機出力トルクを前輪及び後輪に伝達する四輪駆動車のスリップ率制御装置であって、この四輪駆動車のスリップ率制御装置は、原動機出力トルクの一部をカップリングを介して後輪に伝達し、このカップリングの締結トルクを変化させることにより、原動機出力トルクのうちで後輪に伝達するトルクを可変に構成され、前輪速度及び後輪速度に基づいて、カップリングに生じているスリップに関するカップリングスリップ率を求めるカップリングスリップ率算出手段と、後輪に伝達される駆動トルクである後輪駆動トルクと、ドライビングスティフネスとに基づいて、後輪に生じているスリップに関する後輪スリップ率を算出する後輪スリップ率算出手段と、カップリングスリップ率算出手段が求めたカップリングスリップ率と、後輪スリップ率算出手段が求めた後輪スリップ率とに基づいて、前輪に生じているスリップに関する前輪スリップ率を求める前輪スリップ率算出手段と、前輪スリップ率が微小スリップ領域内に維持されるように、前輪スリップ率算出手段が求めた前輪スリップ率に基づいて、カップリングに適用すべき締結トルクを求める締結トルク算出手段と、締結トルク算出手段が求めた締結トルクをカップリングに適用する制御を行うカップリング制御手段と、を有することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、後輪に駆動力が付与されるため、後輪速度を車体速度として参照できない四輪駆動車における後輪速度をあえて参照して、この後輪速度及び前輪速度からカップリングスリップ率を求めて、このカップリングスリップ率と、後輪駆動トルク及びドライビングスティフネスから求めた後輪スリップ率とに基づいて、前輪スリップ率を求めて、この前輪スリップ率に基づいてカップリングに適用する締結トルクを求めるので、前輪スリップ率を適切に制御することができる。具体的には、前輪スリップ率と目標スリップ率との差分から締結トルクを求め、後輪に駆動トルクを分配することにより、前輪のみで原動機出力トルを受け止めた場合のスリップ率から、四輪で原動機出力トルを受け止めた場合のスリップ率までの範囲において、任意に前輪スリップ率を制御することができる。
【０００７】
本発明において、好ましくは、カップリングに現在適用されている締結トルクと、後輪のデファレンシャルギヤのギヤ比と、トランスミッションからの駆動トルクをプロペラシャフトに伝達するパワーテイクオフ（ＰＴＯ）のギヤ比と、原動機出力トルクとに基づいて、後輪駆動トルクを求める後輪駆動トルク算出手段を更に備え、後輪スリップ率算出手段は、後輪駆動トルク算出手段が求めた後輪駆動トルクに基づいて、後輪スリップ率を求める。
このように構成された本発明によれば、前輪に生じている前輪スリップ率を精度良く求めることができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、締結トルク算出手段は、原動機出力トルクを前輪に付与したときに、前輪スリップ率が微小スリップ領域内に収まっている場合には、原動機出力トルクが前輪にのみ付与されるように締結トルクを求め、前輪スリップ率が微小スリップ領域を逸脱した場合には、前輪スリップ率を微小スリップ領域に戻すべく、原動機出力トルクを後輪に分配するように締結トルクを求める
このように構成された本発明によれば、前輪スリップ率を微小スリップ領域内により効果的に維持することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、締結トルク算出手段は、前輪スリップ率算出手段が求めた前輪スリップ率に加えて、四輪駆動車のアクセル開度変化量にも基づき、締結トルクを求める。
このように構成された本発明によれば、フィードバック制御の遅れを緩和し、アクセルレスポンスを向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の四輪駆動車のスリップ率制御装置によれば、後輪に駆動トルクを伝達するカップリングの締結トルクを制御することで、前輪のスリップ率を微小スリップ領域内に適切に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による四輪駆動車のスリップ率制御装置が適用された車両を概略的に示した全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態によるコントローラの機能構成図である。
【図３】微小スリップ領域の説明図である。
【図４】本発明の実施形態によるモデルのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による四輪駆動車のスリップ率制御装置について説明する。
【００１３】
［装置構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態による四輪駆動車のスリップ率制御装置が適用された車両の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による四輪駆動車のスリップ率制御装置が適用された車両を概略的に示した全体構成図である。
【００１４】
図１に示すように、車両１は、主に、エンジン２と、トランスミッション３と、ＰＴＯ（パワーテイクオフ（Power Take Off））５と、フロントドライブシャフト７Ｒ、７Ｌと、左右一対の前輪９（右前輪９Ｒ及び左前輪９Ｌ）と、左右一対の後輪１０（右後輪１０Ｒ及び左後輪１０Ｌ）と、プロペラシャフト１２と、電磁カップリング１３と、リヤデファレンシャルギヤ１５と、リヤドライブシャフト１７Ｒ、１７Ｌと、コントローラ２０と、アクセル開度センサ３１と、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌと、後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌと、を有する。
【００１５】
車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ方式（ＦＦ方式）をベースとした四輪駆動車である。具体的には、車両１は、フルタイム式の四輪駆動を実施するのではなく、二輪駆動状態（前輪９のみを駆動する状態）と、四輪駆動状態（前輪９及び後輪１０の両方を駆動する状態）とを適宜切り替え可能に構成されている。また、車両１は、図示しないステアリングの操作に応じて、前輪９を操舵するように構成されている。
【００１６】
エンジン２は、燃料と空気との混合気を燃焼させて、車両１の推進力としての駆動トルク（エンジントルク）を発生し、この駆動トルクをトランスミッション３に伝達する。トランスミッション３は、複数の段階にギヤ比を変化させることが可能な変速機であり、エンジン２からの駆動トルクを設定されたギヤ比にて伝達する。この場合、トランスミッション３は、エンジン２からの駆動トルクを、フロントドライブシャフト７Ｒ、７Ｌを介して前輪９に伝達すると共に、トランスファーに相当するＰＴＯ５に伝達する。ＰＴＯ５は、トランスミッション３からの駆動トルクをプロペラシャフト１２に伝達し、プロペラシャフト１２は、ＰＴＯ５からの駆動トルクを電磁カップリング１３に伝達する。そして、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２からの駆動トルクをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達し、リヤデファレンシャルギヤ１５は、電磁カップリング１３から伝達された駆動トルクを、リヤドライブシャフト１７Ｒ、１７Ｌを介して右後輪１０Ｒと左後輪１０Ｌとに配分する。
なお、以下では、エンジン２が出力した駆動トルクを、適宜「ＰＴ（Power Train）出力トルク」と呼ぶ。このＰＴ出力トルクは、厳密には、エンジン２が出力した駆動トルクにおいて、トランスミッション３により伝達されるトルクに相当する。また、ＰＴ出力トルクは、本発明における「原動機出力トルク」の一例に相当する。
【００１７】
詳しくは、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２とリヤデファレンシャルギヤ１５に接続されたシャフトとを連結するカップリングであり、図示しない電磁コイルやカム機構やクラッチなどを有している。電磁カップリング１３は、コントローラ２０による制御の元で、内部の電磁コイルに供給される電流に応じて、当該電磁カップリング１３における締結トルクを可変に構成されている。このように締結トルクを変えることで、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２からの駆動トルクのうち、リヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する駆動トルク（つまり後輪１０に伝達する駆動トルク）の最大値である最大伝達トルクを変えられるようになっている。この場合、電磁カップリング１３は、コントローラ２０の制御により最大伝達トルクが設定され、この最大伝達トルクに応じた駆動トルクをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達するよう機能する。
具体的には、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２から伝達された、最大伝達トルク以下の駆動トルクについては、この駆動トルクをそのままリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する。他方で、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２から伝達された、最大伝達トルクを超える駆動トルクについては、伝達された駆動トルクの全てをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達せず、最大伝達トルクに対応する駆動トルクのみをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する。
なお、電磁カップリング１３は、例えば特開２０１３−３２０６０号公報に記載された構成を適用することができる。
【００１８】
他方で、アクセル開度センサ３１は、ドライバによるアクセルペダル（不図示）の操作量に対応するアクセル開度を検出する。前輪速度センサ３２Ｒは、右前輪９Ｒの車輪速度を検出し、前輪速度センサ３２Ｌは、左前輪９Ｌの車輪速度を検出する。後輪速度センサ３３Ｒは、右後輪１０Ｒの車輪速度を検出し、後輪速度センサ３３Ｌは、左後輪１０Ｌの車輪速度を検出する。これらのアクセル開度センサ３１、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌ及び後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌは、それぞれ、検出したアクセル開度、前輪速度（右前輪９Ｒ及び左前輪９Ｌの車輪速度）、及び後輪速度（右後輪１０Ｒ及び左後輪１０Ｌの車輪速度）に対応する検出信号をコントローラ２０に出力する。
【００１９】
次に、図２は、本発明の実施形態によるコントローラ２０の機能構成図を示す。図２に示すように、コントローラ２０は、機能的には、カップリングスリップ率算出部２１と、後輪駆動トルク算出部２２と、後輪スリップ率算出部２３と、前輪スリップ率算出部２４と、締結トルク算出部２５と、カップリング制御部２６と、を有する。
【００２０】
ここでは、コントローラ２０の各構成要素の機能を簡単に説明する（詳細は後述する）。
カップリングスリップ率算出部２１は、前輪速度及び後輪速度に基づいて、電磁カップリング１３に生じているスリップに関するカップリングスリップ率を求める。
後輪駆動トルク算出部２２は、電磁カップリング１３に現在適用されている締結トルクと、リヤデファレンシャルギヤ１５のギヤ比（以下では単に「リヤデフギヤ比」と呼ぶ。）と、ＰＴ出力トルクと、ＰＴＯ５のギヤ比（以下では単に「ＰＴＯギヤ比」と呼ぶ。）とに基づいて、後輪１０に伝達されている駆動トルクである後輪駆動トルクを求める。なお、リヤデフギヤ比とＰＴＯギヤ比とが同一である車両の場合には、リヤデフギヤ比及びＰＴＯギヤ比の一方の値を用いればよく、リヤデフギヤ比とＰＴＯギヤ比とが異なる車両の場合には、リヤデフギヤ比及びＰＴＯギヤ比のそれぞれの値を用いればよい。
後輪スリップ率算出部２３は、後輪１０についての微小スリップ領域において規定される後輪ドライビングスティフネスと、後輪駆動トルク算出部２２が求めた後輪駆動トルクとに基づいて、後輪１０に生じているスリップに関する後輪スリップ率を求める。
前輪スリップ率算出部２４は、カップリングスリップ率算出部２１が求めたカップリングスリップ率と、後輪スリップ率算出部２３が求めた後輪スリップ率とに基づいて、前輪９に生じているスリップに関する前輪スリップ率を求める。
締結トルク算出部２５は、前輪９についての微小スリップ領域内に前輪スリップ率が維持されるように、前輪スリップ率算出部２４が求めた前輪スリップ率に基づいて、電磁カップリング１３に適用すべき締結トルクを求める。
カップリング制御部２６は、締結トルク算出部２５が求めた締結トルクを電磁カップリング１３に適用する制御を行う。具体的には、カップリング制御部２６は、電磁カップリング１３に流す電流量を算出する。
【００２１】
このように、コントローラ２０は、本発明における「四輪駆動車のスリップ率制御装置」に相当する。
なお、コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。例えば、コントローラ２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。
また、コントローラ２０は、電磁カップリング１３に入力している電流値に基づいて、電磁カップリング１３に現在適用されている締結トルクを推定する。
【００２２】
［制御方法］
次に、本実施形態においてコントローラ２０が行う制御方法について具体的に説明する。
【００２３】
従来から、車輪の空転などを抑制するためのトラクション制御が行われている。トラクション制御を行う場合、車輪速度と車体速度とによって定義されるスリップ率が必要になるが、車体速度を測定することは困難である。例えば、非駆動輪（後輪）の車輪速度を利用して車体速度を取得する方法があるが、この方法では、非駆動輪が元々存在しない四輪駆動車について車体速度を取得することができない。そのため、一般的に、四輪駆動車では、加速度センサを用いて車体速度を取得してトラクション制御が行われている。
【００２４】
このように、四輪駆動車にスリップ率制御を適用する場合、後輪速度を車体速度として参照できない。ところで、四輪駆動車としての車両１において、後輪速度をあえて参照してみると、この後輪速度と前輪速度との関係が、電磁カップリング１３のカップリングスリップ率に相当するものとなる。電磁カップリング１３のカップリングスリップ率は、２つの締結部材の間に生じている滑りの度合いを示しており、プロペラシャフト１２の回転数とリヤデファレンシャルギヤ１５の回転数（例えばリヤデファレンシャルギヤ１５に接続されたシャフトの回転数）との比に相当する。
【００２５】
上記のようなカップリングスリップ率は、車輪のスリップ率と相関がある。そのため、カップリングスリップ率から車輪のスリップ率を推定することができるのである。したがって、本実施形態では、前輪速度及び後輪速度からカップリングスリップ率を求め、このカップリングスリップ率から前輪スリップ率を求めて、この前輪スリップ率に基づいて、微小スリップ領域内に前輪スリップ率が維持されるように、電磁カップリング１３に適用すべき締結トルクを求めることとした。
【００２６】
ここで、図３を参照して、微小スリップ領域について具体的に説明する。図３は、横軸に車輪のスリップ率を示し、縦軸に車輪に付与される駆動力を示している。グラフＧ１は、比較的高い摩擦係数を有する路面でのスリップ率と駆動力との関係の一例を示し、グラフＧ２は、比較的低い摩擦係数を有する路面でのスリップ率と駆動力との関係の一例を示している。グラフＧ１、Ｇ２に示すように、スリップ率が所定値Ａ１（例えば８％）以下の領域Ｒ１では、スリップ率と駆動トルクとの関係がほぼ比例関係にある、言い換えるとスリップ率と駆動トルクとの関係が原点を通る一次関数の関係にあることがわかる。本実施形態では、このような領域Ｒ１を微小スリップ領域として用いる。
【００２７】
なお、微小スリップ領域は、前輪９及び後輪１０のそれぞれについて規定することが可能であり、前輪９についての微小スリップ領域を「前輪微小スリップ領域」と適宜呼び、後輪１０についての微小スリップ領域を「後輪微小スリップ領域」と適宜呼ぶ。前輪微小スリップ領域及び後輪微小スリップ領域は、多くの走行シーンで前後輪が同じ路面状態にあるためほぼ一致するが、そうでない場合には異なるものとなる。つまり、微小スリップ領域の上限を規定する上記した所定値Ａ１が、前輪微小スリップ領域と後輪微小スリップ領域とで同一値となる場合が多いが、前後輪で路面が異なる走行シーンを想定する場合は異なる値をとることになる。
【００２８】
次に、本実施形態による制御方法をより具体的に説明する。まず、本明細書で使用する記号を以下のように定義する。
Ｖv：車体速度
Ｖf：前輪速度
Ｖr：後輪速度
ｙf：前輪スリップ率
ｙr：後輪スリップ率
ｙc：カップリングスリップ率
Ｔc：締結トルク
Ｔpt：ＰＴ出力トルク
Ｔf：前輪駆動トルク
Ｔr：後輪駆動トルク
ｋf：前輪ドライビングスティフネス
ｋr：後輪ドライビングスティフネス
ｇr：リヤデフギヤ比
ｇf：ＰＴＯギヤ比
Ｉf：フロントイナーシャ
ｒ：タイヤ径
Ｗf：前輪軸重
Ｗr：後輪軸重
【００２９】
前輪スリップ率ｙfは、車体速度Ｖv及び前輪速度Ｖfを用いて、式（１）により表される。本来、スリップ率は車輪速度で除すが、ここでは、演算を簡単化するため、車体速度で除す擬似スリップ率（以下ではこの擬似スリップ率のことを「スリップ率」と呼ぶ。）を用いる。また、後輪スリップ率ｙrは、車体速度Ｖv及び後輪速度Ｖrを用いて、式（２）により表される。式（２）において、後輪速度Ｖrについて解くと、式（３）が得られる。
ｙf＝（Ｖf−Ｖv）／Ｖv    式（１）
ｙr＝（Ｖr−Ｖv）／Ｖv    式（２）
Ｖr＝（１＋ｙr）Ｖv       式（３）
【００３０】
電磁カップリング１３のカップリングスリップ率ｙcと、前輪スリップ率ｙf及び後輪スリップ率ｙrとの関係は、式（４）により表される。
ｙc＝（Ｖf−Ｖr）／Ｖr
＝｛１／（１＋ｙr）｝｛（Ｖf−Ｖv）／Ｖv−（Ｖr−Ｖv）／Ｖv｝
＝（ｙf−ｙr）／（１＋ｙr）                                    式（４）
とおけるので、
ｙf＝（１＋ｙr）ｙc＋ｙr  式（５）
となり、前輪スリップ率はカップリングスリップ率と後輪スリップ率から算出する。
【００３１】
電磁カップリング１３に現在適用されている締結トルクＴcは、電磁カップリング１３に入力している電流値から推定できるため、後輪駆動トルクTｒは、この締結トルクＴc及びリヤデフギヤ比ｇrを用いて、
Tr＝ｇrTc    式（６）
となる。また、この時の前輪駆動トルクＴfは、ＰＴＯギヤ比ｇf及びＰＴトルクＴptを用いて、
Tf＝Tpt−ｇfTc    式（７）
となる。
【００３２】
ここで、ＰＴＯギヤ比ｇfとリヤデフギヤ比ｇrとが等しいので、カップリングスリップ率ｙcが０のとき、四輪に均等にトルクが付与されていると仮定すると、後輪駆動トルクＴrは式（８）又は式（９）により表され、前輪駆動トルクＴfは式（１０）により表される。
Ｔr＝Ｔpt／２    （ｇrＴc≧Ｔpt／２の場合）    式（８）
Ｔr＝ｇrＴc      （ｇrＴc＜Ｔpt／２の場合）    式（９）
Ｔf＝Ｔpt−Ｔr                                  式（１０）
【００３３】
微小スリップ領域での前輪スリップ率ｙfと前輪駆動トルクＴfとの関係は、前輪微小スリップ領域での前輪スリップ率ｙfと前輪駆動トルクＴfとの比（言い換えると一次関数の傾き）に相当する前輪ドライビングスティフネスｋfは式（１１）により表される。
ｋf-1＝Tf／ｒｙf    式（１１）
また、後輪は同じ接地状態だと仮定し、摩擦の式「Ｆ＝μＮ」から
ｋr＝ｋfＷr／Ｗf    式（１２）
として後輪ドライビングスティフネスを導出し、
ｙr＝ｋr-1Ｔr      式（１３）
として後輪スリップ率ｙrを求める。
【００３４】
本実施形態では、前輪スリップ率ｙfと前輪駆動トルクＴfとの関係が線形の関係を保つ前輪微小スリップ領域内に、前輪スリップ率ｙfを維持することを図っている。そのために、前輪微小スリップ領域からの前輪スリップ率ｙfの乖離量に応じて、後輪駆動トルクＴrを変化させるようにする。車両１が加速していない時（つまり車輪が滑って推進力が発生しない時）の前輪スリップ率ｙfの乖離量は、式（１）及び式（２）の微分値から前輪９の加速度に等しい。そのため、前輪微小スリップ領域からの前輪スリップ率ｙfの乖離量に応じて後輪駆動トルクＴrを変化させるべき後輪駆動トルク変化量ｄＴrは、車両１のフロント側の回転系の慣性を示すフロントイナーシャＩfを用いて、式（１４）により表される。
ｄＴr＝Ｉf（ｙf−ｙf*）    式（１４）
【００３５】
式（１４）において、「ｙf*」は目標前輪スリップ率である。目標前輪スリップ率ｙf*は、前輪スリップ率が前輪微小スリップ領域内にあると仮定した場合の前輪スリップ率に相当し、前輪ドライビングスティフネスｋf及びＰＴ出力トルクＴptを用いて、「ｙf*＝ｋf-1Ｔpt」によって表される。この目標前輪スリップ率ｙf*の式及び上記の式（４）を、式（１４）に代入すると、式（１５）が得られる。そして、式（１５）の後輪駆動トルク変化量ｄＴrに対応する締結トルクＴcの変化量（締結トルク変化量）ｄＴcは、式（１６）により表される。
ｄＴr＝Ｉf｛（１＋ｙr）ｙc＋ｙr−ｋf-1Ｔpt｝         式（１５）
ｄＴc＝（Ｉf／ｇr）｛（１＋ｙr）ｙc＋ｙr−ｋf-1Ｔpt｝    式（１６）
【００３６】
式（１６）中のカップリングスリップ率ｙc及び後輪スリップ率ｙrはそれぞれ前後輪速度Ｖf、Ｖr及び後輪駆動トルクＴrから求めることができるので、式（１６）の締結トルク変化量ｄＴcを求めることができる。つまり、前輪微小スリップ領域内に前輪スリップ率ｙfを維持するために現在の締結トルクＴcを変化させるべき量である締結トルク変化量ｄＴcを求めることができる。なお、電磁カップリング１３に実際に適用する締結トルクＴcは、現在の締結トルクＴcに対して締結トルク変化量ｄＴcを付加したトルクを用いればよい。
【００３７】
［制御モデル］
次に、図４を参照して、本実施形態においてコントローラ２０が実施する制御モデルの具体例について説明する。図４は、本発明の実施形態によるモデルのブロック図を示す。
【００３８】
まず、コントローラ２０のカップリングスリップ率算出部２１は、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌのそれぞれが検出した右前輪９Ｒの車輪速度及び左前輪９Ｌの車輪速度を取得し、右前輪９Ｒの車輪速度と左前輪９Ｌの車輪速度との平均値を前輪速度Ｖfとして求めると共に、後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌのそれぞれが検出した右後輪１０Ｒの車輪速度及び左後輪１０Ｌの車輪速度を取得し、右後輪１０Ｒの車輪速度と左後輪１０Ｌの車輪速度との平均値を後輪速度Ｖrとして求める。そして、カップリングスリップ率算出部２１は、これらの前輪速度Ｖf及び後輪速度Ｖrから、式（４）を用いて、カップリングスリップ率ｙcを求める。
【００３９】
次に、コントローラ２０の後輪駆動トルク算出部２２は、電磁カップリング１３に現在適用されている締結トルクＴcと、エンジン２が出力しているエンジントルクに対応するＰＴ出力トルクＴptとを取得する。そして、後輪駆動トルク算出部２２は、締結トルクＴcにリヤデフギヤ比ｇr（＝ＰＴＯギヤ比ｇf）を乗算した値と、ＰＴ出力トルクＴptに０．５を乗算した値（Ｔpt／２）とを比較し、小さい方の値を後輪駆動トルクＴrとして決定する。つまり、後輪駆動トルク算出部２２は、「ｇrＴc≧Ｔpt／２」の場合には、式（８）より、「Ｔpt／２」を後輪駆動トルクＴrとして決定し、これに対して、「ｇrＴc＜Ｔpt／２」の場合には、式（９）より、「ｇrＴc」を後輪駆動トルクＴrとして決定する。
【００４０】
次に、コントローラ２０の後輪スリップ率算出部２３は、式（１３）より、後輪駆動トルク算出部２２が求めた後輪駆動トルクＴrに対して後輪ドライビングスティフネスｋrの逆数（ｋr-1）を乗算することで、後輪スリップ率ｙrを求める。
【００４１】
次に、コントローラ２０の前輪スリップ率算出部２４は、カップリングスリップ率算出部２１が求めたカップリングスリップ率ｙcと、後輪スリップ率算出部２３が求めた後輪スリップ率ｙrとに基づいて、前輪スリップ率ｙfを求める。具体的には、前輪スリップ率算出部２４は、式（４）を変形した以下の式（１７）に基づいて、前輪スリップ率ｙfを求める。
ｙf＝（１＋ｙr）ｙc＋ｙr    式（１７）
【００４２】
一方で、コントローラ２０の締結トルク算出部２５は、エンジン２が出力しているエンジントルクに対応するＰＴ出力トルクＴptを取得し、このＰＴ出力トルクＴptに対して前輪ドライビングスティフネスｋfの逆数（ｋf-1）を乗算することで、目標前輪スリップ率ｙf*を求める。そして、締結トルク算出部２５は、この目標前輪スリップ率ｙf*と、前輪スリップ率算出部２４が求めた前輪スリップ率ｙfと、リヤデフギヤ比ｇrと、フロントイナーシャＩfとに基づいて、締結トルク変化量ｄＴcを求める。具体的には、締結トルク算出部２５は、式（１６）より、前輪スリップ率算出部２４が求めた前輪スリップ率ｙfから目標前輪スリップ率ｙf*を減算した値に対して「Ｉfｇr-1」を乗算することで、締結トルク変化量ｄＴcを求める。
【００４３】
更に、締結トルク算出部２５は、上記のような締結トルク変化量ｄＴcの算出処理と並行して、アクセル開度センサ３１が検出したアクセル開度ＡＰを取得し、このアクセル開度ＡＰを微分したアクセル開度変化量ｄＡＰに対して所定のゲインＫを乗算することで、締結トルクＴcをフィードフォワード制御するためのフィードフォワード用トルク変化量ｄＴFFを求める。このようなフィードフォワード用トルク変化量ｄＴFFを用いることで、締結トルク変化量ｄＴcについてのフィードバック制御の遅れを緩和し、アクセルレスポンスを向上させることが可能となる。
【００４４】
そして、締結トルク算出部２５は、以下の式（１８）より、締結トルク変化量ｄＴcと、フィードフォワード用トルク変化量ｄＴFFと、現在の締結トルクＴcとを加算することで、電磁カップリング１３に適用すべき締結トルクＴcを求める。
Ｔc＝ｄＴc＋ｄＴFF＋Ｔc    式（１８）
なお、式（１８）の左辺の「Ｔc」は、電磁カップリング１３に適用すべき締結トルクＴc（言い換えると今回求めた締結トルクＴc）であり、式（１８）の右辺に含まれる「Ｔc」は、現在の締結トルクＴc（言い換えると前回求められた締結トルクＴc）である。
【００４５】
この後、コントローラ２０のカップリング制御部２６は、締結トルク算出部２５が求めた締結トルクＴcを電流値に変換し、この電流値に対応する電流を電磁カップリング１３に供給することで、電磁カップリング１３に当該締結トルクＴcが適用されるようにする。
【００４６】
［作用効果］
以上述べた、本発明の実施形態による四輪駆動車のスリップ率制御装置によれば、四輪駆動車における後輪速度Ｖfをあえて参照して、この後輪速度Ｖf及び前輪速度Ｖrからカップリングスリップ率ｙcを求めて、このカップリングスリップ率ｙcから求めた前輪スリップ率ｙfに基づいて、電磁カップリング１３に適用する締結トルクＴcを求めるので、前輪スリップ率ｙfを適切に制御することができる。具体的には、前輪微小スリップ領域内に前輪スリップ率ｙfを適切に維持することができる。これにより、車輪のスリップを適切に抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、前輪スリップ率が微小スリップ領域から逸脱した場合のみ後輪駆動トルクを制御するため、ＰＴＯ５やリアデフ１５内部での伝達トルクロス、電磁カップリング１３の締結トルクを発生させるための電流を節約することができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００４７】
［変形例］
上記した実施形態では、本発明を、エンジン２を駆動源とする車両１に適用していたが、本発明は、モータ（電動機）を駆動源とする車両、つまりＥＶ車両にも適用可能である。
また、上記した実施形態では、本発明を、電磁式に駆動される電磁カップリング１３に適用していたが、本発明は、油圧式に駆動されるカップリングなど、種々のカップリングに適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両
２  エンジン
３  トランスミッション
５  ＰＴＯ
９  前輪
１０  後輪
１２  プロペラシャフト
１３  電磁カップリング
１５  リヤデファレンシャルギヤ
２０  コントローラ
３１  アクセル開度センサ
３２Ｒ、３２Ｌ  前輪速度センサ
３３Ｒ、３３Ｌ  後輪速度センサ
【図１】
2016064712.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016064712.tif 000005
【図４】
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