JPS6390444A - スリツプ防止機能を備えた４輪駆動車 - 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、パートタイム式或いはフルタイム式４輪駆動
車に適用されるスリップ防止機能を備えた４輪駆動車に
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、必要に応じて単なる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７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、主変速機５２
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
装置５７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輸出力装置６２とが、２
輪駆動７４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の保合により、自動変
速ｊ１１５０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
路走行時のように大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Ｌｉ）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
８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７０内に配置されたトルクコンバー
タ７１、主変速ｍ１２、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装置７８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８０を介してフロントデフ装置８
１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による差動機構が働かない
４輪駆動走行となる６ところで、車両がスリップする条
件の一つ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５８−２６６３４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
えるものである。また、同様に駆動力の大きいときに２
輪駆動から４輪駆動に切換える方式として、アクセル開
度により自動的に切換える方式も試みられている。

〔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、特に駆動力は、変速比に大きく左右され
、低速ギアになるほど駆動力が大きくなり、さらに自動
変速機の場合には、第２図に示すようにアクセル開度、
車速によって大きく変化する。そのため、アクセル開度
だけ、或いはマニュアル操作によるセレクトレバーの位
置だけではスリップを完全に防止することができないと
いう問題がある。例えば、自動変速機を搭載した車両で
は、急加速のためにはアクセルを踏み込む動作が主で、
シフトレバ−を動かす操作はまれにしか行われないため
、セレクトレバーの位置により２輪駆動から４輪駆動に
切り換える方式では、スリップ防止として有効に機能す
ることが期待できない。

他方、スリップを完全に防止するために、４輪駆動ある
いはセンターデフの差動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（と
いう問題がある。

上記問題を解決するために、本出願人は特願昭６０−２
９４７５３号において、路面を撮影し画像処理すること
により路面のＩＭ！擦係数を検出し、路面状態に応じて
２輪／４輪駆動の切換或いはセンターデフ機構の差動制
限機構を制御する提案を行っているが、路面の摩擦係数
を直接検出することはハードおよびソフトの構成が複雑
になるという問題を有している。

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
がら確実にスリップを回避することができると共に、燃
費を向上させることができるスリップ防止機能を備えた
４輪駆動車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スリップ防止機能を備えた４輪駆動
車は、前輪と後輪間の差動制限を制御可能にする前後輪
係合機構を備えた４輪駆動車において、車速、スロット
ル開度、変速段およびスリップを検出する検出手段と、
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、車速、スロ７）ル開度および変速段の信号により
前記前後輪係合機構を制御するための路面マツプとを備
え、前記スリップ検出手段の信号によりスリップのを無
を検出し、スリップが生じた場合には現在の路面マツプ
より摩擦係数の低い路面マツプを選択し、スリップが生
じ無い場合には現在の路面マツプより摩擦係数の高い路
面マツプを選択することを特徴とするものである。

〔作用および発明の効果〕

本発明のスリップ防止機能を備えた４輪駆動車では、例
えば第５図および第６図に示すように、スリップを起こ
した場合には、処理＠〜０においてセンターデフ機構を
ロックさせるようにマツプを変更するものであり、と（
に処理Ｏ〜■により車速、スロットル開度がロック領域
となるマツプを摩擦係数μの高い方から低い方に向けて
検索することにより、可能なかぎりμの高いマツプを用
いてセンタープ、）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するものである。また、
スリップが生じない場合には、処理■〜［相］により可
能なかぎりμの高いマツプに変更することにより、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するものであ名。

従って、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、実施例を凹面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係るスリップ防止機能を備えた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図及
び第３図はクラッチ制御用のマツプを説明するための図
、第４図は電子制御ユニットによる処理の流れの例を説
明するための図、第５図は第４図における路面μ推定サ
ブルーチンのフロー図、第６図は第５図におけるスリッ
プによる路面判別サブルーチンのフロー図である。

第１図において、１は車速センサー、２は前輪または後
輪回転数センサ、３はスロットルセンサー、４は変速段
検出ユニット、５はパターンセレクトスイッチ、６は雪
道センサー、７はステアリングセンサ、８は電子制御ユ
ニット、９はＩ１０ボート、１０はＣＰＵ、１１はＲＡ
Ｍ、１２はＲＯＭ１１３はアクチュエータを示す。

車速センサ１はトランスミツシランの出力回転数または
前輪と後輪の回転数の平均値を検出するセンサであり、
変速段検出ユニット４は、自動変速機の場合にはその変
速制御装置からの制御信号、または変速段で使用する保
合油圧信号を読み込み、手動変速機の場合にはシフトレ
バ−位置を読み込むものである。また、パターンセレク
トスイッチ５は、ロックまたはフリーのボタンスイッチ
を選択することにより、前述した前後輪係合機構である
２輪／４輪駆動切換用クラッチ６３或いはセンターデフ
クラッチ７７の保合、解放を行うものであり、またオー
トのボタンスイッチを選択することにより、これらクラ
ッチ６３．７７を後述するように自動制御するものであ
る。

電子制御ユニット８は、例えば制御プログラムやクラッ
チ制御用路面マツプを記憶するＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２
等のメモリ、ＣＰＵ　（演算処理袋ｆｆ）１０、Ｉ１０
ボート９を備えたコンピュータ制御ユニットであり、Ｉ
１０ボート９を通して各センサーやスイッチ等（１〜７
）の信号を読み込み、変速比、車速、アクセル開度、雪
道、ステアリング角の信号を基に後述するようにクラッ
チ制御用路面マツプを参照することによりアクチュエー
タ１３を制御する。

アクチュエータ１３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前述
した２輪７４輪駆動切換用クラッチ６３或いはセンター
デフクラッチ７７の保合、解放を行うものである。該ア
クチュエータ１３はデユ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（デユーティ比）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。また、前後輪係合
機構が油圧クラッチでなく、アクチュエータ１３が電動
モータでもよい。

次に上記クラッチ制御用の路面マツプの内容を第２図お
よび第３図により説明する。第２図は車速、スロットル
開度θおよび変速段と車両の駆動力との関係を示してい
る。同図に示す駆動伝達限界線は、車両がスリップする
領域を示すもので、路面状態および車両重量により変化
する。この路面状態および車両重量に対応したスリップ
領域を算出し、第３図に示すように路面摩擦係数μが異
なる数種類の路面状態毎に、２輪７４輪駆動の切換或い
はセンターデフ機構のロックを制御するためのマツプを
作成しコンピュータのメモリ内に記憶する０例えば、通
常の路面（ａ）、濡れた路面（ｂ）、チェーン有りの雪
道（Ｃ）、チェーン無しの雪道（ｄ）というように路面
摩擦係数μが高い路面から低い路面について、車速およ
びスロットル開度に対応した２輪／４輪駆動の切換領域
或いはセンターデフ機構のロック領域を設けている。

なお、第３図においては車速とスロットル開度による２
次元データで示しているが、変速段のパラメータをも含
めた３次元データで形成してもよい。

次に、第４図ないし第６図によりフルタイム式４輪駆動
車におけるセンターデフ機構を制御する場合の電子制御
ユニットによる処理の流れを説明する。

第４図において、まず、パターンセレクトスイッチの信
号を入力しその位置を調べ、ｒＬＯｃＫ」の場合にはセ
ンターデフ用クラッチを係合、ｒＦＲＥＥＪの場合には
センターデフ用クラッチを解放するようにソレノイドを
駆動（■→■、■−■）し、前記いずれの位置でもない
ｒＡＵＴＯ」の場合には、車速、後輪回転数およびスロ
ットル開度信号を読み込む（■〜■）０次いで、路面摩
擦係数μ推定サブルーチン■が実行され、その結果に従
ってセンターデフ制御サブルーチン［Ｆ］が実行される
。

上記路面摩擦係数μ推定サブルーチン■を、第５図によ
り説明すると、ステップ０において車速と後輪回転数と
を比較しスリップか否かの判定を行う、スリップと判定
された場合には、現在の車速、スロットル開度をメモリ
内に記憶し、次いで後述するスリップによる路面判別サ
ブルーチンを実行し、該サブルーチンで決定された路面
マツプをメモリに記憶する（■〜［相］）、スリップに
よる路面判別サブルーチン０は、第６図に示すように、
スリップを起こした車速、スロットル開度を「ＬＯＣＫ
Ｊ領域とする路面マツプをμの高い方から低い方に向け
て検索し、ここで見つかったマツプの路面が現在の路面
にマツチしていると擬制する（＠−＠）、例えば、第３
図の濡れた路面のマツプ（ｂ）を使用していて車速、ス
ロットル開度が０点でスリップを起こした場合、車速、
スロットル開度が０点でｒＬＯｃＫＪＮ域となるマツプ
をμの高い方から低い方に向けて検索し、この場合には
チェーン有りの雪道マツプ（Ｃ）に擬制するものである
。

第５図のステップ◎でスリップではないと判定された場
合には、次のステップ［相］において以前スリップを起
こしてから所定時間（例えば３秒）以上経過しているか
否かの判断を行い、所定時間内であれば上記ルーチンを
繰り返し、所定時間経過していればステップ［相］で、
現在使用している路面マツプ上で前にスリップを起こし
た車速、スロットル開度の点がｒＬＯｃＫＪ？＋ｉ域に
あるかｒＦＲＥＥＪ領域にあるかを調べる。ｒＬＯｃＫ
Ｊ領域にあれば、現在記憶している路面マツプより１つ
μの高い路面マツプを現在の路面として擬制しメモリに
記憶する（Ｏ〜［相］）、前述した例でいくと、チェー
ン有りの雪道マツプ（ｃ）から濡れた路面のマツプ（ｂ
）に変更される。ステップＯにおいてｒＦＲＥＥＪｆｆ
ｉ域にある判定された場合には、前にスリップを起こし
た車速、スロットル開度で現在走行中であるか否かの判
断がされ、ＮＯの場合には上記ルーチンを繰り返し、Ｙ
ＥＳの場合には、現在記憶している路面マツプより１つ
μの高いマツプを現在の路面として擬制しメモリに記憶
する（［相］〜［相］）、前述した例でいくと、濡れた
路面のマツプ（ｂ）から通常の路面のマツプ（ａ）に変
更される。

上記した処理＠〜［相］は、スリップを起こした場合に
は、センターデフ機構をロックさ廿るように路面マツプ
を推定し変更するものであり、とくに処理■〜Ｏは車速
、スロットル開度がロック部域となるマツプをμの高い
方から低い方に向けて検索することにより、可能なかぎ
りμの高いマツプを用いて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する
ものである。また、処理［相］〜◎は、スリップが生じ
ない場合には、可能なかぎりμの高いマツプに順次変更
することにより、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するものであ
る。

上記路面状態の推定は雪道センサ６を用い、雪道の場合
には第３図における雪道のマツプを使用するようにして
もよい。

また、ある走行状態においてステアリング角を変えた場
合、ステアリング角が大きくなるにつれて、前輪と後輪
との旋回半径の差が大きくなる。

このようなときセンターデフをロックからフリー、また
はフリーからロックにすると、車両の挙動が悪くなるお
それがあるために、ステアリンセンサ７によりステアリ
ング角が所定値以上の場合には、上記センターデフ機構
の制御を行わないようにしてもよい。

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１例えば、上記実施例において
は、センターデフ付のフルタイム４輪駆動車に適用して
説明したが、パートタイム式４輪駆動車にも同様に適用
可能である。

また、上記実施例においては、スリップによる路面判別
サブルーチン０において車速、スロットル開度がロック
領域となるマツプをμの高い方から低い方に向けて検索
しているが、ランダムにマツプを検索してもよい。

なお、上記実施例においては、車速と前輪または後輪回
転数の信号によりスリップの有無を検出しているが、駆
動軸に作用するトルクを検出するトルクセンサにより検
出する手段、車両の加速度と車輪の加速度を比較するこ
とにより検出する手段、車速と前後輪の回転数比を比較
することにより検出する手段、或いは前輪と後輪の回転
加速度を比較することにより検出する手段等種々の手段
が考えられる。

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）するデメリット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、スリップを起こした場
合には、センターデフ機構をロックさせるようにクラッ
チ制御用マツプを変更させると共に、スリップが生じな
い場合には、可能なかぎりμの高い路面マツプに変更す
ることにより、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、上記問題点を解消する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスリップ防止機能を備えた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図及
び第３図はクラッチ制御用の路面マツプを説明するため
の図、第４図は電子制御ユニットによる処理の流れの例
を説明するための図、第５図は第４図における路面μ推
定サブルーチンのフロー図、第６図は第５図におけるス
リップによる路面判別サブルーチンのフロー図、第７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８図は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。 １・・・車速センサー、２・・・前輪または後輪回転数
センサ、３・・・スロットルセンサー、４・・・ｉ　速
段検出ユニット、５・・・パターンセレクトスイッチ、
６・・・雪道センサー、７・・・ステアリングセンサ、
８・・・電子制御ユニット、９・・・Ｉ１０ボート、１
０・・・ＣＰＵ、１１・・・ＲＡＭ、１２・・・ＲＯＭ
、１３・・・アクチュエータ、■・・・路面μ推定サブ
ルーチン、■・・・スリップによる路面判別サブルーチ
ン。 出願人　アイシン・ワーナー株式会社（外１名）代理人
弁理士　　白　井　博　樹（外２名）第１図 第２図 第３図 （０）　　　　（ｂ）　　　　ζＣ）　　　（ｄ）訃１
に 第４図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪と後輪間の差動制限を制御可能にする前後輪
   係合機構を備えた４輪駆動車において、車速、スロット
   ル開度、変速段およびスリップを検出する検出手段と、
   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、車速、スロットル開度および変速段の信号により
   前記前後輪係合機構を制御するための路面マップとを備
   え、前記スリップ検出手段の信号によりスリップの有無
   を検出し、スリップが生じた場合には現在の路面マップ
   より摩擦係数の低い路面マップを選択し、スリップが生
   じ無い場合には現在の路面マップより摩擦係数の高い路
   面マップを選択することを特徴とするスリップ防止機能
   を備えた４輪駆動車。
2. （２）前後輪の旋回半径の差を吸収するセンターデフ機
   構を備えたフルタイム式４輪駆動車であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスリップ防止機能を備
   えた４輪駆動車。
3. （３）スリップが生じた場合には前記路面マップの摩擦
   係数の高い方から低い方に向けて検索し、前後輪係合機
   構を係合可能にさせる路面マップのうち最も高い摩擦係
   数の路面マップを選択することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のスリップ防止機能を備えた
   ４輪駆動車。