JPH01153336A - ４輪駆動車の制御システム - Google Patents

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、フルタイム式４輪駆動車に適用される４輪駆
動車の制御システムに関する。

〔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、必要に応じて川なる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０例えば、エンジンをフ
ロント側に載置した場合には、第５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５
０内に配置されたトルクコンバータ５１、主ＩＪａ５２
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ｒＩ１５７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ｒ１１６２
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
路走行時のように太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ｔｇＡ）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
６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８７０内に配置されたトルクコンバー
タ７１、主変速８１７２、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の回転は前後輸出力袋Ｗ１７８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ｉ！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、前後輸出力装置７
８、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８
３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にょ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−っとして車両の
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５７−１５０１９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、通常は２
輪駆動で走行し、スリップ発生時に４輪駆動に切換え、
また、旋回時には舵角センサからの信号により切換クラ
ッチの係合力を制御してタイトコーナーブレーキング減
少を防止するものである。また、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方式や、アクセル開度により
自動的に切換える方式も提案されている。

さらにセンターデフクラッチの自動制御においても、特
開昭５９−２１６７３１号公報に示されているように、
前後輪の回転数をセンサによりコントロールユニットに
取り込んで、その差がある設定値以上になるとアクチュ
エータに命令を出力し、センターデフクラッチを係合さ
せる方式も知られている。

〔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、従来の前後輪の回転数差によりセンター
デフクラッチを制御する方式では、タイヤのスリップを
検知してから制御するものであり、スリップという不安
定状態に陥るということには変わりがない。

他方、スリップを完全に防止するために、アクセル開度
或いはマニュアル操作によるセレクトレバーの位置によ
り、センターデフの差動を制限すればよいが、これを制
限し過ぎた場合には、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レーキングが発生し、
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。

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
がら確実にタイヤの空転を未然に防止することができる
４輪駆動車の制御システム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４輪駆動車の制御システムは、前輪
と後輪間または後輪の差動制限を制御可能にする係合機
構を備えた４輪駆動車において、駆動力検出手段と、外
部状況推測手段と、スリップ検出手段と、電子制御装置
内に摩擦係数の異なる複数の路面毎に記ｔαされ、駆動
力と路面状況により前記係合機構の差動制限を制御する
ための路面状況マツプとを備え、前記駆動力検出手段と
外部状況推測手段により駆動力と路面状況を演算し前記
路面状況マツプにより差動制限を予測して前記係合機構
を制御すると共に、スリップ検出手段によりスリップを
検出した場合には係合機構の差動制限を行うことを特徴
とする。

〔作用および発明の効果〕

本発明においては、例えば、乾燥路面においては予め乾
燥路面用に設定した値と駆動トルクを比較して駆動トル
クが設定値を上まわるとセンターデフの差動制限を行う
、雨天路の場合には、雨が降っていればドライバーがワ
イパーを作動させるし、雨が降っていなくても路面に水
溜りがあってフロントガラスに水がかかればワイパーを
作動させることを利用してワイパー作動時にはその頻度
により設定した値を雨天路面用の値の中で変化させる。

砂利道、ダート路等の悪路においてはナスペンションの
上下動が激しくなるので、これを検出して悪路用の制御
マツプに切換える。雪道および凍結路の感知は外気の温
度と湿度およびワイパー作動信号より検出し駆動力の設
定値を低い値とする。また、タイヤのスリップを予測で
きずスリップしてしまった場合には、スリップ検出手段
３において前後輪回転数、車速、舵角よりタイヤスリッ
プを検出して、センターデフクラッチの差動制限を行わ
せる。

従って、本発明によれば、車輪の空転を未然に防止し、
たとえ車輪が空転するまでの状況判断が不可能であって
も、スリップを検出して差動制限を行うことにより、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、従来の問題点を解消することができる。

また、摩擦係数μの検出を直接行わないで路面マツプを
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図は本発明の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図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第３図および第４図は本発明の詳細な説明するため
の図である。

第１図において、本発明の４輪駆動車の制御システムは
、駆動力検出手段ｌ、外部状況ＨＵ測手段２、スリップ
検出手段３、制御手段４およびアクチュエータ５からな
る。

駆動力検出手段１においては、アクセル開度、トランス
ミッションギヤ比、エンジン回転数、トランスミッショ
ン出力軸回転数、車輪速を検出し、外部状況推測手段２
においては、外気温度・湿度、ワイパー速度、サスペン
ションストロ−クラ検出し、スリップ検出手段３におい
ては、前輪および後輪回転数、舵角を検出する。

制御手段４においては、駆動力検出手段ｌ、外部状況推
測手段２、スリップ検出手段３からの信号を入力回路６
を経てＣＰＵ７に入力し、ｃｐｕ７においてメモリ８に
記憶されている各種プログラムおよび路面状況マツプに
従って演算処理を行い、出力回路９を経てアクチュエー
タ５に出力する。アクチュエータ５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
オフにより第６図で説明した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５は
デエ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（デエーティ比）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。

第３図は、メモリ８内に予め記憶されている路面状況マ
ツプＡを示している。すなわち、路面の摩擦係数の高低
により、路面状況を凍結・雪道、悪路、雨天路、乾燥路
に分け、これらの路面状況とエンジンの駆動力とに対し
て、センターデフクラッチを係合する領域（差動制限領
域）と解放する領域（フリー領域）とのマツプを設定し
ている。

そして、駆動力検出手段１からの信号により駆動力を計
算し、外部状況推測手段２からの信号により路面状況を
演算し、この値を上記路面状況マツプＡと比較対比させ
差動制限領域かフリー領域かを判定させセンターデフク
ラッチを制御するものである。なお、センターデフクラ
ッチを係合度は、路面μとタイヤ駆動力によって異なり
、駆動力の設定値が低い程弱いように制御する。このこ
とにより、路面状況検出手段に判断の誤りがあっても、
タイトコーナーブレーキングが回避される。

例えば、乾燥路面においては予め乾燥路面用に設定した
値と駆動トルクを比較して駆動トルクが設定値を上まわ
るとセンターデフの差動制限を行う。雨天路の場合には
、雨が降っていればドライバーがワイパーを作動させる
し、雨が降っていなくても路面に水溜りがあってフロン
トガラスに水がかかればワイパーを作動させる。これを
利用してワイパー作動時にはその頻度により設定した値
を雨天路面用の値の中で変化させる。砂利道、ダート路
等の悪路においてはサスペン７ョンの上下動が激しくな
るので、これを検出して悪路用の制御マツプに切換える
。もちろん悪路における雨天用のマツプもある。雪道お
よび凍結路の感知は外気の温度と湿度およびワイパー作
動信号、サスペンションストロークより検出し駆動力の
設定値をイ氏いイ直とする。

また、タイヤのスリップを予測できずスリップしてしま
った場合には、スリップ検出手段３において前後輪回転
数、車速、舵角よりクイヤスリツブを検出して、センタ
ーデフクラッチの差動制限を行わせる。

第２図は本発明の他の実施例を示している。本実施例に
おいては、殆どのエンジンは乾燥路で脱輪以外に車輪を
空転させるだけのトルクはないこと、また、雪道・凍結
路での予測が困難であることに鑑み、雨天および悪路の
み差動制限の予測を行うようにしてコストパフォーマン
スを高めている。すなわち、外部状況推測手段２におい
て雪・凍結路切換スイッチを設け、ドライバーが雪・凍
結路であると判断した場合に、切換スイッチを掻作して
、センターデフクラッチの差動制限を行わせる。また、
乾燥路においては、スリップ検出手段３によりスリップ
を検知してからセンターデフクラッチの差動制限を行わ
せるごとになるが、−般に、エンジントルクが小さくて
駆動力が大きすぎることによりタイヤが空転することは
まずない。

さらに、上記雪・凍結路切換スイッチにより雪路モード
を選択した場合に、専用の制御マツプを用いて制御する
が、補正手段１０により前輪の左右の回転数変化を調べ
て、乾燥路面上を走行中のような変化と同様であれば、
差動制限予測を行わず乾燥路と同様にリップを検知して
からセンターデフクラッチの差動制限を行わせる。こう
することにより、雪路の中に乾燥路が所々存在する場合
であっても何の不都合もなく走行できる。このため、例
えば冬期は雪・凍結路切換スイッチを雪路モードにした
ままで走行することもできる。

第４図は路面状況マツプの他の例を示している。

本実施例においては操舵力から路面μを計算し、そのと
きの各車輪荷重とから駆動限界トルクを演算し、これら
の路面状況と駆動力とに対して、センターデフクラッチ
を係合する領域（差動制限領域）と解放する領域（フリ
ー領域）をリニアに設定している。

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０例えば、上記実施例において
は、センターディファレンシャルの制御に適用している
が、リヤディファレンシャルの制御に適用してもよい。

また、各路面は湿度によっても路面μが変化するので、
その補正手段を設けてもよい。

また、路面状況マツプは車速によっても影響を受けるの
で車速範囲毎に用意してもよいし、補正するようにして
もよい。

また、コンピュータに学習機能を持たせ一度スリップす
るとそのときのデータでしばらくスリ・ノブしないよう
に制御させてもよい。

また、雪路の検出は温度と路面の白色を感知するセンサ
によることも可能である。

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・ノドとして前後輪の差
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、車輪の空転を未然に
防止し、たとえ車輪が空転するまでの状況判断が不可能
であっても、スリップを検出して差動制限を行うことに
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、従来の問題点を解ン肖すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第３図および第４図は本発明の詳細な説明するため
の図、第５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６図は本発明が適用される
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。 ■・・・駆動力検出手段、２・・・外部状況推測手段、
３・・・スリップ検出手段、４・・・制御手段、５・・
・アクチュエータ、７７・・・係合機構（センターデフ
クラッチ）。 出　願　人　　　アイシン・ワーナー株式会社代理人弁
理士　　白　井　博　樹（外３名）第１図 第２図 第３図 Ａ 第４図 終５ｉ０１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪と後輪間または後輪の差動制限を制御可能に
   する係合機構を備えた４輪駆動車において、駆動力検出
   手段と、外部状況推測手段と、スリップ検出手段と、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、駆動力と路面状況により前記係合機構の差動制限を
   制御するための路面状況マップとを備え、前記駆動力検
   出手段と外部状況推測手段により駆動力と路面状況を演
   算し前記路面状況マップにより差動制限を予測して前記
   係合機構を制御すると共に、スリップ検出手段によりス
   リップを検出した場合には係合機構の差動制限を行うこ
   とを特徴とする４輪駆動車の制御システム。
2. （２）駆動力検出手段は、アクセル開度、トランスミッ
   ションギヤ比、エンジン回転数、トランスミッション出
   力軸回転数および車輪速の少なくとも１つを検出する手
   段であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ４輪駆動車の制御システム。
3. （３）外部状況推測手段は、外気温度、湿度、ワイパー
   速度、サスペンションストロークを検出する手段である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の４輪駆動
   車の制御システム。
4. （４）外部状況推測手段は、雪・凍結路切換スイッチ、
   ワイパー速度、サスペンションストロークを検出する手
   段であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   ４輪駆動車の制御システム。
5. （５）左右の前輪回転数を検出する補正手段を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の４輪駆動車
   の制御システム。
6. （６）スリップ検出手段は、前後輪回転数、舵角を検出
   する手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の４輪駆動車の制御システム。