JPH01113668A - ４輪駆動車用のスリップ検出装置 - 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、センターデフ装置付のフルタイム式４輪駆動
車において、車輪スリップを防止するトラクション制御
等に用いるスリップ検出装置に関する。

【従来の技術】

センターデフ付の４輪駆動車のスリップに関しては、前
後輪の一方の２輪スリップとその両方の４輪スリップが
ある。ここで、２輪スリップの場合は、センターデフを
デフロックすることでスリップを解消できるが、差動制
限が一義的に決定されることにより旋回性能は著しく悪
化する。また、デフロックすると車輪のスリップ状態が
判断できなくなり、このなめデフロック解除を自動的に
制御することは不可能である。従って、かかるデフロッ
クは非常脱出時、雪道等の特別な低μ路走行時等におい
てマニュアル操作することが一般に行われている。 そこで、近年上記２Ｍスリップに関して、グリップ側車
輪のトルク配分を多くするようにトルクスプリット制御
することが考えられている。かかるトルクスプリット制
御では前後輪のトルク配分で２輪スリップを回避するも
のであるから、センターデフの旋回性が失われず、駆動
力も確保されてトラクションの効果を有する。また、こ
の場合は常に前後輪の回転差を目標値にフィードバック
制御するので、上記２輪のスリップ脱出状態になると直
ちに通常制御となる。 ここで、上記２輪スリップに対するトルクスプリット制
御が行われると、２輪スリップを生じないぎりぎりにト
ルク配分されることで、スリップを生じるとすれば４輪
スリップ状態になり、トルクスプリット制御の精度が良
いほど２輪スリップは生じ難く、限界性能は向上するが
、４輪が同時にスリップした時のコントロールが難しく
なり、この４輪スリップはトルクスプリットでは解消で
きず、このためエンジン出力を低下させる等により動力
を低下させるトラクション制御に委ねる以外にない。 こうして、４輪駆動車のトルクスプリットや動力を低下
させるトラクションの制御は車輪スリップとの関係で行
われることから、スリップ検出が必要になる。ここで、
４輪駆動車は４輪が駆動輪であってスリップの可能性を
有することから、この車輪速のみで２輪、４輪のスリッ
プを検出すると誤差が大きくなり、このため検出精度を
向上するように工夫する必要がある。 従来、４輪駆動車のスリップ検出に関しては、例えば実
開昭５９−９９８２７号公報の先行技術がある。ここで
、車両の速度を検出する車速センサ、タイヤの回転を検
出するタイヤ回転センサを有し、これらの車速とタイヤ
回転とによりタイヤの空転を検知することが示されてい
る。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、上記先行技術の車速センサが例えば変速機出
力側に取付けられてその回転で車速を算出するものとす
ると、駆動輪スリップ時には実際の車体の移動速度から
大きく外れた値になる。また、４輪スリップの検出はで
きない。 本発明は、このような点に鑑み、４輪駆動車の４輪スリ
ップとグリップを高い精度で検出することが可能なスリ
ップ検出装置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】

上記目的を達成するため、本発明は、車体の移動は車体
加速度センサによる検出値かられかり、２輪スリップ条
件以外では４１ＭＩスリップまたはグリップになり、４
輪スリップの場合は車体と車輪の加速度に大きい差を生
じ、その差が小さくなることで４輪グリップになる点に
着目している。 そこで、４輪駆動車のスリップ検出において、少なくと
も前後輪速め算出部１前後輪速を平均した車輪速を微分
して車輪加速度を求める算出部。 車体加速度を検出する手段１前後輪の一方の２輪スリッ
プの条件以外で上記車輪加速度と車体加速度との差がス
リップ用設定値以上の場合に４輪スリップを判定する４
輪スリップ検出部を有し、４輪スリップ状態で車輪加速
度と車体加速度との差がグリップ用設定値以下になった
場合に４輪グリップを判定するように構成されている。

【作　　用】

上記構成に基づき、前後輪の一方の２輪スリップ条件を
除いた４輪のスリップまたはグリップの条件において、
車体加速度に対し車輪加速度がスリップ用設定値以上に
高くなると４輪スリップを判定し、４輪スリップ状態で
車輪加速度がグリップ用設定値以下になると４輪グリッ
プを判定するようになる。 こうして本発明では、２１９＋スリツプを除いた条件で
、車体加速度による車体速度を用いて正確に４輪スリッ
プとグリップを検出することが可能になる。

【実　施　例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図において、本発明が適用されるセンターデフ付の
トルクスプリットおよびトラクション制御可能な４輪駆
動車の駆動系として、フロントエンジンで縦置きであり
、トルクコンバータ付自動変速機を備えたものについて
述べると、エンジン１、トルクコンバータ２．および自
動変速機３が車両前後方向に配置され、動力伝達可能に
連結している。自動変速Ｉ１３の出力軸４はセンターデ
フ装置２０に入力し、センターデフ装置２０にはトルク
スプリット装置２５がバイパスして設けである。 センターデフ装！２０は、プラネタリギヤ式であり、サ
ンギヤ２１．リングギヤ２２．サンギヤ２１とリングギ
ヤ２２に噛合うピニオン２３．およびキャリア２４から
成り、キャリア２４に変速機出力軸４が同軸状に連結す
る。また、センターデフ装置２０の２つの出力側のサン
ギヤ２１．リングギヤ２２において、大径のリングギヤ
２２から変速機出力軸に回動自在に設けられたりダクシ
ョンギャ５．６を介して出力軸４と平行なフロントドラ
イブ軸７に連結し、このフロントドライブ軸７がフロン
トデフ装置８゜車軸９を介して左右の前輪１０Ｌ、　１
０Ｒに伝動構成される。一方、小径のサンギヤ２１から
リヤドライブ軸１１に連結し、このリヤドライブ軸１１
がリヤデフ装置１２．車軸１３等を介して左右の後輪１
４１．１４８に伝動構成される。 こうしてセンターデフ装置２０は、変速機出力を前後輪
に所定のトルク配分で伝達し、かつ前後輪の回転差を吸
収する。ここで、上記駆動系により車体前方の方が後方
より静的荷重が大きいのに対応し、リングギヤ２２から
前輪へ伝達されるトルクの方がサンギヤ２１から後輪へ
伝達されるトルクより大きくなっている。 トルクスプリット装置２５は、フロントドライブ軸７と
同軸のバイパス軸２６．トルク可変制御可能なりラッチ
として例えば油圧クラッチ２７を有し、バイパス軸２６
が油圧クラッチ２７のハブ２７ａに、そのドラム２７ｂ
が一対のギヤ２８．２９を介してリヤドライブ軸１１に
伝動構成される。ここで、上記リダクションギヤ５，６
もこの場合の構成要素であり、そのギヤ比を例えば“１
″にし、ギヤ２８．２９のギヤ比がそれより若干小さく
設定される。また油圧クラッチ２７は、油圧ユニット３
０からの作動油の供給によりクラッチトルクを生じ得る
ようになっている。 こうして油圧クラッチ２７では、ハブ２７ａに対しドラ
ム２７ｂの方が若干低速の回転差を生じ、このため油圧
クラッチ２７にクラッチ圧を与えてクラッチトルクを発
生させるとハブ２７ａの前輪側からドラム２７ｂの後輪
側にクラッチ圧等に応じたトルク移動を行って、前輪側
と後輪側のトルク配分を可変する。即ち、センターデフ
装置２０の入力トルクをＴｉ、センターデフ装置２０に
よるフロント側配分比をγとすると、フロントドライブ
軸７の伝達トルクはγ・Ｔｉに、リヤドライブ軸１１の
トルクは（１−γ）・Ｔ１に配分される。そこで、クラ
ッチトルクをＴｃ　、ギヤ２８．２９のギヤ比をＫとす
ると、トルク移動によりフロントドライブ軸７．リヤド
ライブ軸１１のトルクＴＦ　、ＴＲは、ＴＦ＝γ・Ｔｉ
　−Ｔｃ ＴＲ＝（１−γ）　・Ｔｉ　＋ＫＴＣ になる。こうして、クラッチトルクＴｃの変化によりフ
ロント側トルクＴ［の配分比はセンターデフ装置２０に
おける配分比以下の範囲で連続的に変化し、リヤ側トル
クＴＲの配分比はセンターデフ装［２０における配分比
以上の範囲で連続的に変化してトルクスプリット作用す
る。 また、エンジン１のスロットル弁１５にはモータ等のア
クチュエータ１６が取付けられ、このアクチュエータ１
６でスロットル弁開度の電子制御が可能になっている。 電子制御系として、左右前輪と後輪の回転数センサ４０
Ｌ、４０Ｒ，４１Ｌ、４１Ｒ、車体加速度センサ４２．
アクセル開度センサ４３．スロットル開度センサ４４゜
および舵角センサ４５を有し、これらのセンサ信号が制
御ユニット５０に入力する。制御ユニット５０は、セン
サ信号を処理してスリップ状態を判断し、クラッチ圧制
御信号を油圧ユニット３０に、スロットル制御信号をア
クチュエータ１６に出力する。 第２図において、制御ユニット５０について述べる。制
御ユニット５０は、スリップ検出部５１．トルクスプリ
ット制御部５２および動力を低下させるトラクション制
御部５３を有する。 スリップ検出部５１は、回転数センサ４０Ｌ、　４０１
（の左右前輪回転数ＮＦＬ、　ＮＦＲが入力する前輪速
算出部５４と、回転数センサ４且、４１Ｒの左右後輪回
転数ＮＲＬ、　ＮＲＲが入力する後輪速算出部５５を有
する。 そして前輪速算出部５４．後輪速算出部５５で前後輪速
ＮＦ　、ＮＲを以下により算出する。 ＮＦ　＝　（ＮＦＬ千ＮＦＲ）／２ ＮＲ＝　（ＮＲＬ＋ＮＲＲ）　／２ 上記前後輪速ＮＦ　、ＮＲは前輪スリップ検出部５６に
入力し、舵角センサ４５により検出される舵角λ値によ
り目標前後輪速度差設定部６２において理論的に設定さ
れる目標前後輪速度差ΔＮｓ（＞Ｏ，）を用いて、ＮＦ
　−ＮＲ＞ΔＮｓ　＋に１の場合に前輪スリップを検出
する。また前後輪速ＮＦ　、　ＮＲは後輪スリップ検出
部５７に入力し、ＮＦ　−ＮＲ＜ΔＮｓ−に２の場合に
後輪スリップを検出する。 ここで、Ｋ１．に２は回転数センサの精度により決定さ
れる不感帯幅である。これらの２輪スリップ信号はトル
クスプリット制御部５２に入力し、前輪スリップの場合
は、油圧クラッチ２７のクラッチ圧と共に前輪側から後
輪側への移動トルク量を増大して後輪寄りトルク配分に
し、後輪スリップの場合は、クラッチ圧を低下して前輪
寄りトルク配分に制御するのであり、このクラッチ圧制
御信号を油圧クラッチ２７にクラッチ圧を供給する油圧
ユニット３０に出力する。 一方、前後輪速ＮＦ　、ＮＲは車輪速算出部５８に入力
し、４輪平均で車速に対応した車輪速Ｖを以下により算
出する。 Ｖ＝　（ＮＦ　＋ＮＲ）　／２ この車輪速Ｖは車輪加速度算出部５９に入力し、車輪速
Ｖを以下のように微分して車体の移動状態に対応した車
輪加速度ＧＶを算出する。 Ｇｖ　＝ｄＶ／ｄｔ 上記車輪加速度Ｇｙと車体加速度センサ４２の車体加速
度Ｇは４輪スリップ検出部６０に入力するが、ここには
上記前輪スリップ検出部５６．後輪スリップ検出部５７
の２輪スリップ信号が入力しており、２輪スリップ条件
以外の４輪のスリップまたはグリップの条件下のみで以
下のように判断する。即ち、Ｇｙ＞Ｇの関係から両者の
加速度差ΔＧを、ΔＧ＝ＧＶ−Ｇにより求め、所定のス
プリット用設定値ΔＯｓ（＞Ｏ）を用いて、ΔＧ〉ΔＧ
ｓの場合に４輪スリップを検出する。 この４輪スリップの信号は動力を低下させるトラクショ
ン制御部５３に入力し、４輪スリップ時はスロットル開
度を絞ってエンジン出力の制限を行うように補正したス
ロットル制御信号を出力する。 また、上記４１Ｍスリップ検出部６０に対し４グリップ
検出部６１を有し、車体加速度Ｇ、車輪加速度Ｇｖと共
に４輪スリップ検出部６０の出力が入力する。４輪グリ
ップ検出部６１はグリップ用として車体加速度Ｇより低
いレベルの設定値ΔＧＳ’（＜Ｏ）を有し、４輪スリッ
プ検出後にΔＧくΔＧＳ’となった場合に４輪グリップ
を検出し、動力を低下させるトラクション制御部５３を
復帰してスロットル開度をアクセル開度に追従制御する
ようになっている。 次いで、このように構成された４輪駆動車の作用につい
て述べる。 先ず、車両走行時に自動変速機３がドライブ（Ｄ）等の
走行レンジにシフトされると、エンジン１の動力がトル
クコンバータ２を介し自動変速ｌ１３へ入力して変速動
力が出力し、この動力がセンターデフ装置２０のキャリ
ア２４に伝達する。そしてリングギヤ２２とサンギヤ２
１により車両の車輪に対する静的荷重配分に対応して、
前後輪側に例えば６０：４０のトルク配分比で振り分け
られる。リングギヤ２２からの動力はりダクションギャ
５，６゜フロントドライブ軸７．フロントデフ装置８等
を介して前輪１０Ｌ、　１０Ｈに、サンギヤ２１からの
動力はリヤドライブ軸１１．リヤデフ装ｆｉ１２等を介
して後輪１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ伝達するのであり、
こうしてセンターデフ付のフルタイム４輪駆動走行にな
る。 このときトルクスプリット装置２５の油圧クラッチ２７
は、リダクションギヤ５．６とギヤ２８．２９とのギヤ
比により回転差を生して回転し、後輪へのトルク移動可
能になっている。 一方、電子制御系の各センサで種々の情報が検出され、
これが制御ユニット５０に入力する。そして、２￥Ａｌ
ａあるいは４輪スリップを検出して種々の制御を行うが
、これについて第３図のフローチャート図を参照して述
べる。 先ず、スリップフラグをクリアしてイニシャライズされ
、スリップ検出部５１の前輪速算出部５４゜後輪速算出
部５５で前後＄１ｉ１速ＮＦ　、ＮＲを算出し、これが
前輪スリップ検出部５６．後輪スリップ検出部５７に入
力し、両者の差を目標前後ｌＩ！ｉ速度差ΔＮＳおよび
不惑帯幅に１　、に２と比較する。そして、ΔＮｓ　−
に２　＜ＮＦ　−ＮＲ＜ΔＮ５−）−に１の条件を満さ
ない場合に前輪または後輪のスリップを検出し、このス
リップ信号がトルクスプリット制御部５２に入力し、ス
リップ状態に応じたクラッチ圧制御信号が油圧ユニット
３０に入力して油圧クラッチ２７のクラッチ圧を制御す
る。そこで、前輪スリップではクラッチ圧の増大で後輪
寄りトルク配分に、後輪スリップではクラッチ圧の減少
で前輪寄りトルク配分にトルクスプリット制御され、こ
れにより駆動力が確保され、スリップを回避する方向に
移行する。また、２輪スリップを生じない場合は、他の
要素で走行条件に応じてトルクスプリット制御される。 一方、上記２輪スリップ条件以外で４輪スリップ検出部
６０が検出可能になり、車輪速Ｖを微分した車輪加速度
Ｇｖと車体加速度Ｇとの差ΔＧを求める。ここで、スリ
ップフラグがクリアの場合はスリップ用設定値ΔＧＳと
比較する。そして差ΔＧがスリップ用設定値へ〇ｓ以下
の小さ゛い場合。 即ち、車体加速度Ｇが車輪加速度Ｇｙに略沿って上昇す
る場合は車両の安定走行時と判断され、動力を低下させ
るトラクション制御部５３からアクセル開度に応じたス
ロットル制御信号がアクチュエータ１６に入力してスロ
ットル弁１５を開閉することで、スロットル開度がアク
セル開度に対応するように制御される。 一方、第４図に示すように車輪加速度Ｇｙのみが急上昇
し、スリップ用膜定値ΔＧｓ以上になると、この時点ｔ
１で４輪スリップが検出されてスリップフラグをセット
し、動力を低下させるトラクション制御部５３によりス
ロットル開度が絞られる。このため、エンジン１の出力
は低下し、これに伴い車輪加速度ＧＶの上昇が抑えられ
て低下する。このとき、差ΔＧを実質的に零にするため
車輪加速度ＧＶは車体加速度Ｇ以下にまで低下され、こ
の４輪スリップ検出後にグリップ検出部６１が検出可能
になり、車輪加速度Ｇｖと車体加速度Ｇの差がグリップ
用設定値ΔＧｓ“以下になると、この時点ｔ２で４輪グ
リップが検出されて、スリップフラグをクリアする。そ
こで、スロットル開度は元に復帰し、車輪速Ｖはエンジ
ン出力と共に上昇するのであり、このような制御が１回
または数回繰返されて４輪スリップが回避され、車輪加
速度Ｇｙは車体加速度Ｇに略沿ったものになる。 以上本発明の一実施例について述べたが、前後輸速ＮＦ
　、ＮＲを駆動系で直接検出しても良い。 前後輪の一方の２１ｆｉｉｉスリ・乙プのトルクスプリ
ット制御等は上述に限定されない。スリップ用とグリッ
プ用の設定値ΔＧｓ　、ΔＧＳ’の値は種々選択可能で
あり、他の要素で可変しても良い。 また、動力を低下させるトラクション制御部として本実
施例ではスロットル開度を調整するように構成したが、
これに限らず、ブレーキ制御、あるいは点火時期制御等
により動力を低下させるように構成しても良い。

【発明の効果】

以上述べてきたように、本発明によれば、４鍮駆動車に
おいて車輪速から求めた車輪加速度と車体加速度により
、４輪スリップを正確に検出できる。 ４輪スリップの検出は前後輪の一方の２輪スリップの条
件以外の４輪のスリップまたはグリップの条件下で行う
ので、両者の混同を防止し得る。 車輪速を微分した加速度によりスリップを判定するので
、誤差が少ない。 ４輪スリップ検出後の４輪グリップの検出が４輪スリッ
プ検出の場合と別個の設定値を用いて行われるので、４
輪スリップと゛共にグリップを最適に検出し得る。 グリップ用設定値は車体加速度より低いレベルに設定さ
れて車輪加速度を充分低下するので、４輪スリップの回
転差を確実に無くすことができる。 上記４輪スリップとグリ・シブの検出でスロットル制御
を最も有効に行って、４ＩＱスリツプを的確に防止し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される４輪駆動車の概略を示す構
成図、 第２図はスリップ検出装置の実施例と制御系のブロック
図、 第３図は作用のフローチャート図、 第４図は４輪スリップの防止状態を示すタイムチャート
図である。 ４２・・・車体加速度センサ、５１・・・スリップ検出
部、５４・・・前輪速算出部、５５・・・後輪速算出部
、５８・・・車輪速算出部、５９・・・車輪加速度算出
部、６０・・・４輪スリップ検出部、６１・・・４輪グ
リップ検出部特許出願人　　　　富士重工業株式会社代
理人　弁理士　　小　橋　信　浮 量　　弁理士　　村　井　　　進 笛４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４輪駆動車のスリップ検出において、 少なくとも前後輪速の算出部、前後輪速を平均した車輪
   速を微分して車輪加速度を求める算出部車体加速度を検
   出する手段、前後輪の一方の２輪スリップの条件以外で
   上記車輪加速度と車体加速度との差がスリップ用設定値
   以上の場合に４輪スリップを判定する４輪スリップ検出
   部を有し、４輪スリップ状態で車輪加速度と車体加速度
   との差がグリップ用設定値以下になった場合に４輪グリ
   ップを判定することを特徴とするスリップ検出装置。