JPS62155134A

JPS62155134A - ４輪駆動の制御装置

Info

Publication number: JPS62155134A
Application number: JP29475285A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Iwami; 隆広岩見; Susumu Kawamoto; 睦川本
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-10
Also published as: JPH0572301B2

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、４輪駆動の制御装置に係り、特にコーナリン
グの際に発生する前輪と後輪の旋回半径を吸収すべく前
輪と後輪の回転数差を許容するためのセンターデフを備
えた４輪駆動車における４輪駆動の制御装置に関するも
のである。

（従来の技術〕 −Ｊ％ｉに、車輌における前後の車輪は、コーナリング
の際に旋回半径が異なる。４輪駆動車においては、この
影響を吸収しスムーズなコーナリングを行うために、旋
回半径の差に応して前輪と後輪の回転数差を許容する機
構、すなわちセンターデフ機構を備えたものが提案され
ている。

しかしながら、このセンターデフは、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に対する低い
方の値にバランスすることとなる。しかも、４輪の内１
輪でも空転すると他の３輪にも駆動力を伝達しなくなる
。このため、センターデフ付４輪駆動車は、センターデ
フなし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ときに、この
駆動力を充分に路面に伝達できず、前輪あるいは後輪の
スリップ（空転）などの現象として現れる。

このような悪影響を防止するために、前輪と後輪間の動
力伝達をセンターデフを介することな（直結させるロッ
ク機構を設け、凹凸路或いはスリップしやすい道路を走
行するときのように大きな駆動力を必要とするとき、ま
たは運転者が路面状況の判断を行いマニュアルスイッチ
によりセンターデフ機構をロックさせるようにしている
。なお、路面状況の判断を自動的に行う技術としては、
サスペンションの制御に超音波式車高センサを採用した
例が自動車技術学会で発表されている。

また、タイヤにかかる荷重が小さくなるとスリップしや
すくなるという現象に着目して、サスペンションにかか
るバネ荷重を検出して自動的にセンターデフ機構をロッ
クさせることも提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、手動でセンターデフ機構をロックする場
合は、運転者が道路の状況を正確に予測することが困難
なため、路面状況の判断が直ちに対応できず、安全かつ
安定な制御は行えない。また、サスペンションにかかる
バネ荷重を検出して自動的にセンターデフ機構をロック
させる場合には、路面状況を正確に判断できないため安
全且つ安定な制御が行えないと共に、検出機構が大型化
するという問題点がある。

更に、サスペンションの制御に超音波式車高センサを採
用し、路面状況の判断を自動的に行う技術においても、
超音波を路面に反射させた場合に直接波と反射波が干渉
し、正確なかつ安定した路面状況の判断は行えず、また
制御装置が複雑になるという問題があり、更にサスペン
ションの制御の場合にはクッション性のみを考慮すれば
よいので、大まかな判断制御でよくこの技術をセンター
デフの制御に適用するには問題が多い。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、車軸
に作用するトルクを検出することにより、路面状態を正
確に判断してセンターデフ機構を制御し、常にセンター
デフの機能を充分発揮させると共にエンジン駆動力を有
効に活用し、もって安全かつ安定した走行のできる４輪
駆動の制御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〕

そのために本発明は、車軸に作用するトルクを検出しそ
の検出信号から路面状態を判断することに着目した。第
３図（イ）はトルクと時間の関係を示した波形図で、例
えば砂地走行ではトルクが大きく、またその振幅も大き
いが、アスファルト路走行ではトルクが小さく振幅も小
さい、また、凹凸路の走行ではトルクの大きさ、振幅は
両者の中間にある。すなわち、路面の状態とトルクの波
形とが区別して対応できれば路面の状態が判断可能とな
る。そこで、第３図（イ）の波形をコンピュータにより
周波数解析（ＦＦＴ）すると、第３図（ロ）に示すよう
に、トルク波形が周波数とパワースペクトルの関係で表
され、パワースペクトルのピーク値ＰＳとこのＰＳに対
応した周波数ｆ及び車両状態を表す変数Ｖ（車速、スロ
ットル開度又は平均トルク）によって、路面の状態が区
別できることが、実験の結果、判明した。すなわち、路
面状態ＲはＲ＝Ｆ　（ＰＳ、ｆ、Ｖ）　で表すレ、各種
の路面での実測結果を積み重ねて、ＰＳ、ｆ。

■の３次元座標内に各種の路面状ａ（例えば砂地、凹凸
路、アスファルト等）のマツプを作成することに成功し
た。

本発明は上記した成果に基づき、前輪又は後輪の車軸に
作用するトルクを検出する検出手段、該検出手段からの
信号を周波数解析しパワースペクトルピーク値と該パワ
ースペクトルピーク値に対応する周波数を選定する解析
手段、車両状態を表す変数を検出する検出手段、予め、
パワースペクトルピーク値、該パワースペクトルピーク
値に対応する周波数及び車両状態を表す変数に対応する
路面状態を路面状態判断マツプとして記憶する記憶手段
、前記解析手段及び車両状態を表す変数を検出する検出
手段からの信号を、前記記憶手段の路面状態判断マツプ
と比較、判断する路面状態判断手段、該路面状態判断手
段の出力信号に基づいてセンターデフをロック又はロッ
クを解除させるセンターデフ制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。

〔作用及び発明の効果〕

本発明の４輪駆動の制御装置では、トルク信号を周波数
解析して得られるパワースペクトルのビーり値及びその
ピーク値に対応する周波数、並びに車両状態を表す変数
の値を、予め記憶している路面状態判断マツプと比較、
判断してセンターデフを自動的にロック、又はロックを
解除させるようにセンターデフを制御するため、路面の
状態を正確に判断することができると共に、制御装置の
構成も簡単となり、駆動力を充分活かした安定でかつ安
全な走行状態を維持することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明の制御装置における制御系の１実施例構
成を示す図、第２図は本発明の制御装置による処理の流
れを説明するための図、第３図はトルク波形及びパワー
スペクトルを表した図、第４図は本発明の制御装置を適
用するセンターデフ付４輪駆動車の動力伝達系を示す図
である０図中、ｌは検出手段、２はパワースペクトル解
析部、３は記憶手段、４は路面状態判断部、５はセンタ
ーデフ制御部、６はアクチュエータ、Ａはセンターデフ
機構、Ｂはフロントデフ機構、５１はリングギヤ、５２
はフロントデフケース、５３はセンターデフ用クラッチ
、５５は第一中空シャフト、５７はデフキャリヤ、５９
はデフピニオン、６０゜６１ばサイドギヤ、６２は第２
中空シヤフト、６３はデフキャリヤ、６５はデフピニオ
ン、６６．６７はサイドギヤ、６９．７０は前輪駆動軸
、７１はセンターデフケース、７２は後輪駆動用リング
ギヤ、７３はギヤ、７５はドライブピニオンシャフトを
示す。

一般に、センターデフ付４輪駆動車において、エンジン
をフロント側にＲＷした場合には、第４図に示すような
駆動力伝達機構となる。即ち、エンジンの回転は、自動
変速機構（図示せず）を介して適宜変速され、リングギ
ヤ５１を介して差動装置ケース５２に伝達される。そし
て、通常の走行時においてはセンターデフ用クラッチ５
３は解放状態にあり、この状態ではフロントデフケース
５２の回転は第一中空シャフト５５を介してセンターデ
フ機構Ａのデフキャリヤ５７に伝達され、更にデフピニ
オン５９から左右のサイドギヤ６０゜６１に伝達される
。そして、左サイドギヤ６０の回転は第２中空シヤフト
６２を介してフロントデフ機構Ｂのデフキャリヤ６３に
伝達され、更にデフピニオン６５から左右のサイドギヤ
６６．６７伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸６９．
７０に伝達される。一方、右サイドギヤ６１の回転は該
ギヤとスプライン結合しているセンターデフケース７１
に伝達され、更に、後輪駆動用リングギヤ７２及びギヤ
７３を介してドライブピニオンシャフト７５に伝達され
、そして図示しないプロペラシャフト及びリヤデフ装置
を介して左右の後輪駆動軸に伝達される。

また、凍結路、砂道、凹凸路等で大きな駆動力を必要と
する場合、また車輪がスリップを生じる虞れがある場合
には、センターデフ用クラッチ５３を係合させ、センタ
ーデフ機構Ａをロックさせる。この状態ではフロントデ
フケース５２の回転はセンターデフ用クラッチ５３を介
して直接、フロントデフ機構Ｂのデフキャリヤ６３に伝
達され、更にデフピニオン６５から左右のサイドギヤ６
６、６７伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸６９．７
０に伝達される。これと同時に、フロントデフケース５
２及びデフキャリヤ６３とそれぞれ中空シャフト５５．
６２を介して一体となっているセンターデフ装置Ａのデ
フキャリヤ５７及び左サイドギヤ６０が差動運動するこ
となく一体に回転され、更にこの回転はセンターデフケ
ース７１に伝達される。これにより、前輪駆動用のデフ
キャリヤ６３と同速度の回転が後輪駆動用リングギヤ７
２に伝達されて、左右の後輪駆動軸が駆動される。

第１図は上記センターデフ用クラッチ５３を保合或いは
解放状態にさせる制御装置のブロック図を示すもので、
検出手段ｌは、前輪又は後輪駆動軸に作用するトルク及
び車両状態を表す変数（車速、スロットル開度又は平均
トルク）を検出し、パワースペクトル解析部２は、前述
したように第３図（イ）に示すような軸トルクの波形を
周波数解析し、第３図（ロ）に示すような周波数とパワ
ースペクトルの関係を求め、次にパワースペクトルのピ
ーク値ＰＳとこのＰＳに対応する周波数ｒを選択するも
のである。記憶手段３には、予め実測により測定したパ
ワースペクトルのピーク（ｉＰＳ、そのＰＳに対応した
周波数ｆ、及び車両状態を表す変数■に対応した各種の
路面状態が、３次元座標に記憶されており、すなわち路
面状態判断マツプが記憶されている。路面状態判断部４
は、現時点でのＰＳ、ｆ、■の値を記憶手段３に記憶さ
れている路面状態判断マツプに対応、比較して、現在の
路面状態を判断し、その出力信号がセンターデフ制御部
５に送られ、アクチュエータ６を制御するものである。

次に、第２図により本発明の制御装置の処理の流れを順
を違って説明する。先ず、第２図に示す本発明による実
施例について説明すると、先ず、軸トルクＴを読み込み
、その波形を周波数解析しパワースペクトルのピーク値
ＰＳとそのＰＳに対応する周波数ｆを選択する。次いで
、車両状態を表す変数、例えば車速■の値を読み込み、
これらｐｓ、ｒ、■の値を路面状態判断マツプに対応、
比較させて路面の状態を判断する。路面が凹凸路又は砂
地と判断すれば、センターデフをロックさせる信号を出
力し、アスファルト路と判断すれば、センターデフのロ
ックを解除する信号を出力する。

センターデフのロックを解除する場合に、センターデフ
用クラッチの係合力を変化させセンターデフ装置におけ
る差動運動をある程度まで許容するようにしてもよい。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、種々の変形が可能であることは勿論のことである。

例えば、上記実施例では記憶部３における路面状態判断
マツプの補正をしないが、路面状態の判断が間違ってい
た場合には、これを車両状態を表す変数の異常値として
捕らえ、そのときのＰＳ、ｆ、Ｖおよび路面の状態の情
報を記憶部３に入力させ、路面状態判断マツプを補正す
るようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、本発
明の４輪駆動の制御装置では、トルク信号を周波数解析
して得られるパワースペクトルのピーク値及びそのピー
ク値に対応する周波数、並びに車両状態を表す変数の値
を、予め記憶している路面状態判断マツプと比較、判断
してセンターデフを自動的にロック、又はロックを解除
させるようにセンターデフを制御するため、路面の状態
を正確に判断することができると共に、制御装置の構成
も簡単となり、駆動力を充分活かした安定で、かつ安全
な走行状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置における制御系の１実施例構
成を示す図、第２図は本発明の制′４ｎ装置による処理
の流れを説明するための図、第３図はトルク波形及びパ
ワースペクトルを表した図、第４図は本発明の制御装置
を適用するセンターデフ付４輪駆動車の動力伝達系を示
す図である。１・・・検出手段、２・・・パワースペクトル解析部、
３・・・記憶手段、４・・・路面状態判断部、５・・・
センターデフ制御部、６・・・アク、チュエータ、　Ａ
・・・センターデフ機構、Ｂ・・・フロントデフ機構、
５１・・・リングギヤ、５２・・・フロントデフケース
、５３・・・センターデフ用クラッチ、５５・・・第一
中空シャフト、５７・・・デフキャリヤ、５９・・・デ
フピニオン、６０．６１・・・サイドギヤ、６２・・・
第２中空シヤフト、６３・・・デフキャリヤ、６５・・
・デフビニオン、６６．６７・・・サイドギヤ、６９．
７０・・・前輪駆動軸、７１・・・センターデフケース
、７２・・・後輪駆動用リングギヤ、７３・・・ギヤ、
７５・・・ドライブピニオンシャフト。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２名）第　１　図ｉにくくへ　　　　　　　　　　　　　Ｈトー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コーナリングの際に発生する前輪と後輪の旋回半
径の差を吸収するように前輪と後輪の回転数差を許容す
るセンターデフを備えた４輪駆動の制御装置において、
前輪又は後輪の車軸に作用するトルクを検出する検出手
段、該検出手段からの信号を周波数解析しパワースペク
トルピーク値と該パワースペクトルピーク値に対応する
周波数を選定する解析手段、車両状態を表す変数を検出
する検出手段、予め、パワースペクトルピーク値、該パ
ワースペクトルピーク値に対応する周波数及び車両状態
を表す変数に対応する路面状態を路面状態判断マップと
して記憶する記憶手段、前記解析手段及び車両状態を表
す変数を検出する検出手段からの信号を、前記記憶手段
の路面状態判断マップと比較、判断する路面状態判断手
段、該路面状態判断手段の出力信号に基づいてセンター
デフをロック又はロックを解除させるセンターデフ制御
手段とを備えたことを特徴とする４輪駆動の制御装置。
（２）前記センターデフがロック又はロックを解除され
た時、前記車両状態を表す変数を検出する検出手段から
の信号により、路面状態の判断が間違っていることを検
知した場合には、前記路面状態判断マップを補正するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の４輪駆動の
制御装置。