JP2662959B2 - ４輪駆動車用のスリップ検出装置 - Google Patents

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、このた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２輪スリップに関して、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を
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輪で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、４輪駆動車用の
スリップ検出装置において、前後輪速を検出する前後輪
速検出部と、車体の加速度を検出する車体加速度検出部
と、上記前後輪速から前後輪の一方の２輪スリップを判
定する２輪スリップ検出部と、上記前後輪速を平均した
車輪速を算出する車輪速算出部と、上記車体加速度を積
分して車体速度を求める車体速度算出部と、上記２輪ス
リップ検出部による２輪スリップ検出時以外において、
上記車輪速と上記車体速度との偏差が所定値以上のとき
に４輪スリップと判定する４輪スリップ検出部とを有す
ることを特徴とする。 また、上記４輪スリップ検出部による４輪スリップ検
出後に、上記車輪速と上記車体速度との偏差が第２の所
定値以下になったときに４輪グリップと判定する４輪グ
リップ検出部を有することを特徴とする。 さらに、上記２輪スリップ検出部による２輪スリップ
検出時には４輪駆動車のトルクスプリット制御を行い、
上記４輪スリップ検出による４輪スリップ検出時にはエ
ンジン出力を低下させるトラクション制御を行うことを
特徴とする。 【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、車体加速度による車体速度に対し車輪速がスリップ
用設定値以上になると４輪スリップを判定し、４輪スリ
ップ状態で車輪速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、２輪スリップを除いた条件で、
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。自動変速機３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てある。 センターデフ装置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2
4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2
2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リダクションギヤ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,10R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14L,14R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クラッチと
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2
8,29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30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2
7b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）・Ti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ＴFの配分比はセンターデフ装置20におけ
る配分比以下で連続的に変化し、リヤ側トルクTRの配分
比はセンターデフ装置20における配分比以上で連続的に
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16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,40R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41L,41Rの左右後輪回転数ＮRL,NRRが入力する後
輪算出部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＋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からの出力値λ等により目標前後輪速
度差設定部62で理論的に設定される目標前後輪速度差Δ
Ns（≧０）を用いて、ＮF−ＮR＞ΔNs＋K₁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−K₂の場合に後輪
スリップを検出する。ここで、K₁,K₂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 また、車体加速度センサ42の車体加速度Ｇは車体加速
度算出部59に入力し、車体加速度Ｇを以下のように積分
して車速に対応した車体速度Vgを算出する。 Vg＝∫Gdt これらの車輪速Ｖと車体速度Vg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、Ｖ＞
Vgの関係から両者の速度差ΔＶを、ΔＶ＝Ｖ−Vgにより
求め所定のスリップ用設定値ΔVsを用いて、ΔＶ＞ΔVs
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４輪スリップ検出部60に対し４輪グリップ
検出部61を有し、車輪速V,車体速度Vgと共に４輪スロッ
トル検出部60の出力が入力する。４輪グリップ検出部61
はグリップ用設定値ΔVsより例えば小さいグリップ用設
定値ΔVs′を有し、４輪スリップ検出後にΔＶ＜ΔVs′
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を例えば徐々に復帰してスロッ
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を介し自動変速機３へ入力し変速動力
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21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からの動力はリダクションギヤ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,10R
に、サンギヤ21からの動力はリヤドライブ軸11,リヤデ
フ装置12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
回転差を生じて回転し、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輪あ
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,後輪算出部55
で前後輪速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
後輪速度差ΔNsと比較する。そして、ΔNs−K₂＜ＮF−
ＮR＜ΔNs＋K₁の条件を満た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のトルク配分に、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と車体加速度Ｇを積分
した速度Vgの差ΔＶ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ΔVsと比較する。そ
して差ΔＶがスリップ用設定値ΔVs以下の小さい場合，
即ち、車輪速Ｖが車体速度Vgに略沿って上昇する場合は
車体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速Ｖのみが急上昇し、
スリップ用設定値ΔVs以上になると、この時点t₁で４輪
スリップを検出してスリップフラグをセットし、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、これに伴い車輪速Ｖ
の上昇が抑えられて低下しする。この４輪スリップ時に
は４輪グリップ検出部61が検出可能になり、４輪スリッ
プ検出後、車輪速Ｖと車体速度Vgの差がグリップ用設定
値ΔVs′以上になると、この時点t₂で４輪グリップを検
出してスリップブラグをクリアする。そこで、スロット
ル開度は徐々に元に復帰し、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、車輪速Ｖは車体
速度Vg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、前後輪速Ｎ
F,NRを駆動系で直接検出しても良い。２輪スリップのト
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ΔVs,ΔVs′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輪駆動車において車輪速と車体加速度による車体速
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。 ４輪スリップ検出後の４輪グリップの検出が４輪スリ
ップの検出の場合と各別の設定値を用いて行われるの
で、４輪スリップと共に４輪グリップを最適に検出し得
る。 上記４輪のスリップとグリップの検出でスロットル制
御を最も有効に行って、４輪スリッ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。 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……車体速度算出
部、60……４輪スリップ検出部、61……４輪グリップ検
出部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．４輪駆動車用のスリップ検出装置において、 前後輪速を検出する前後輪速検出部と、 車体の加速度を検出する車体加速度検出部と、 上記前後輪速から前後輪の一方の２輪スリップを判定す
   る２輪スリップ検出部と、 上記前後輪速を平均した車輪速を算出する車輪速算出部
   と、 上記車体加速度を積分して車体速度を求める車体速度算
   出部と、 上記２輪スリップ検出部による２輪スリップ検出時以外
   において、上記車輪速と上記車体速度との偏差が所定値
   以上のときに４輪スリップと判定する４輪スリップ検出
   部とを有することを特徴とする４輪駆動車用のスリップ
   検出装置。 ２．上記４輪スリップ検出部による４輪スリップ検出後
   に、上記車輪速と上記車体速度との偏差が第２の所定値
   以下になったときに４輪グリップと判定する４輪グリッ
   プ検出部を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の４輪駆動車用のスリップ検出装置。 ３．上記２輪スリップ検出部による２輪スリップ検出時
   には４輪駆動車のトルクスプリット制御を行い、上記４
   輪スリップ検出による４輪スリップ検出時にはエンジン
   出力を低下させるトラクション制御を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の４輪駆動車用のスリッ
   プ検出装置。