JP4000438B2

JP4000438B2 - 車両用差動制限装置

Info

Publication number: JP4000438B2
Application number: JP2001001618A
Authority: JP
Inventors: 薫澤瀬; 啓之鈴木; 孝夫松井; 祐一後田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002205570A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後輪間の差動を制限する車両用差動制限装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年広く実用化されているフルタイム４輪駆動車では、車両の旋回時に発生する前後輪間の回転差をセンタデフにより許容して、所謂タイトコーナブレーキング現象を防止している。この種のセンタデフには油圧多板クラッチからなる差動制限装置が備えられる場合があり、油圧多板クラッチによりセンタデフに拘束トルクを作用させて差動状態を制限し、これにより前後輪のトルク配分を調整して走行特性（例えば、回頭性や走行安定性等）を任意に変更可能としている。
【０００３】
具体的な差動制限装置としては、例えば運転席に拘束トルクを設定するためのスイッチを設けて、運転者により設定された値に実際の拘束トルクを調整するようにしたものがある。又、通常時は全駆動力を後輪に伝達し、加速時等の後輪スリップに伴って拘束トルクを増加させて前輪側に駆動力を分配して後輪スリップを抑制するようにし、更に、このときの拘束トルクを横加速度センサの検出値に応じて補正するようにしたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前段の差動制限装置では、センタデフへの拘束トルクが単に運転者の設定値に固定されるだけで、車両の運転状態に応じた拘束トルクの制御は一切行われない。従って、例えば、大きな拘束トルクを設定したままの車庫入れではタイトコーナブレーキング現象が発生する等、不適切な拘束トルクによる不具合が生じることから、運転者が頻繁に拘束トルクを設定し直す必要があり、本来の運転操作に集中できなくなるという問題があった。
【０００５】
又、後段の差動制限装置では、横加速度に基づき拘束トルクを補正することにより、間接的に路面の摩擦係数（横加速度と略相関する）を拘束トルクの制御に反映させているが、単一の制御特性（具体的にはマップ等）に従って補正しているに過ぎないことから、必ずしも車両の運転状態に応じた適切な拘束トルクに制御できるとは限らなかった。
【０００６】
そこで、上記問題点を解決すべく、本出願人は特願２０００−２８０４７７号公報の差動制限装置を先に提案している。この技術では、制御特性が異なる３種のマップから路面の摩擦係数（低μ、中μ、高μ）に対応するマップを運転者に選択させることにより、路面状況を反映した最適な拘束トルクを実現すると共に、そのマップに基づき、車両の運転状態に応じて拘束トルクを制御することで、運転者による頻繁な設定操作を不要としている。
【０００７】
上記本出願人が提案する公報では、車両の加速状態や減速状態等に基づいてそれぞれ拘束トルクを設定し、それらの拘束トルクからセンタデフに作用させる最終的な拘束トルクを求めている。例えば、加速状態については、路面の摩擦係数が低いほど大きな拘束トルクが設定されるように上記３種のマップ特性を設定し、求めた拘束トルクを最終的な拘束トルクに反映させることで、凍結路面等の低μ路面では拘束トルクを増加させて走行安定性を確保している。
【０００８】
しかしながら、上記した加速時のマップ特性は、必ずしも車両の運転状態に則したものとは言えず、例えばタイヤのグリップが激減する凍結路等の低μ路面では、僅かな拘束トルクでもセンタデフがロックすることから、アクセルをオンしたときにアンダーステアが強くなって、車両の回頭性が予想外に悪化してしまうという不具合が発生した。
【０００９】
本発明の目的は、運転者に煩雑な設定操作を要求することなく、拘束トルクを常に車両の運転状態に応じた適切な値に制御でき、ひいては、車両の走行性能を向上させることができる車両用差動制限装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、エンジンからの駆動力を前後輪に差動を許容して分配する差動手段と、差動手段に拘束トルクを作用させて差動を制限可能な差動制限手段と、制御特性の異なる複数の制御モードから路面の摩擦係数に対応する制御モードを選択し、車両加速時にエンジンのスロットル開度と車輪速に基づき推定される推定車体速と選択された制御モードとに応じて差動制限手段の拘束トルクを制御するとともにスロットル開度が大きくなるほど差動制限手段の拘束トルクを増大側に制御する制御手段とを有し、各制御モードの内、摩擦係数が中程度の路面に対応した制御モードにおいて、摩擦係数が低い路面及び高い路面に対応した制御モードと比較して拘束トルクが最大に設定されるものである。
【００１１】
従って、差動制限手段の拘束トルクが車両加速時にエンジンのスロットル開度と推定車体速と選択された制御モードとに応じて制御され、スロットル開度が大きくなるほど増大側に制御されることから、運転者は拘束トルクを手動で頻繁に設定し直すことなく運転操作に集中でき、しかも、制御手段の制御には、制御特性の異なる複数の制御モードが任意に適用されることから、最適な制御特性に従って拘束トルクを適切に制御可能となる。
【００１２】
一方、上記のように拘束トルクは、摩擦係数が中程度の路面では最大に制御され、摩擦係数が低い路面、及び摩擦係数が高い路面ではより低い値に制御される。
ここで、グリップ走行とドリフト走行を前提とした各路面状況（高μ、中μ、低μ）での拘束トルクの最適ゲインは、例えば図１０の破線のように表される。これらの特性は、低μ路面ほどタイヤのグリップの低下に伴って路面に伝達可能なトルクが減少することから、必要以上の拘束トルクはトラクション向上に繋がらない上に、むしろ拘束トルクを低減して旋回時の回頭性を確保した方が望ましいとの趣旨に基づくものである。又、ドリフト走行のゲインがグリップ走行のゲインより路面状況の全域に亘って大きいのは、ドリフト時の大きな車体スリップ角を維持するために、より大きなトラクションを確保する必要があるためである。
【００１３】
そして、例えばドリフト走行が多用される競技車両等を想定すると、ドリフト走行のゲインに従って各制御モードの特性を設定することになるが、高μ路でのドリフトはタイムロスに繋がることから、高μ路面ではグリップ走行のゲインに従って制御モードの特性を設定する方が現実的である。よって、各制御モードのゲインの相互関係は、図１０に実線で示すように、中μ路面で最大のゲインに設定し、低μ路面及び高μ路面では、それより低いゲインに設定することになり、この特性に従って、上記のように拘束トルクの制御が行われることから、車両の運転状態に応じた適切な拘束トルクに制御可能となる。
【００１４】
又、請求項２の発明では、各制御モードの内、摩擦係数が低い路面に対応した制御モードにおいて、摩擦係数が中程度の路面に対応した制御モードより拘束トルクが小さく設定され、且つ、摩擦係数が高い路面に対応した制御モードより拘束トルクが大きく設定されるようにした。
従って、例えば車両の走行特性やタイヤのグリップ等に起因して、図１０において、ドリフト走行の低μ路面のゲインよりグリップ走行の高μ路面のゲインが低い特性となった場合には、その特性に従って、摩擦係数が低い路面では、摩擦係数が中程度の路面よりも拘束トルクが小さく、摩擦係数が高い路面よりも拘束トルクが大きく設定され、これにより実状に則した拘束トルクの制御が可能となる。
【００１５】
更に、請求項３の発明では、制御手段を、車両加速時の上記制御に加えて、車両の前後輪の回転差が、所定値未満の低速域では後輪に対して前輪の回転速度が大となり所定値以上の高速域では前輪に対して後輪の回転速度が大となるように設定された理想前後回転差に近づくよう、差動制限手段の拘束トルクを制御するようにした。
従って、車両加速時のスロットル開度と推定車体速と選択された制御モードのみならず、前後輪の回転差も理想前後回転差に近づくようにして拘束トルクに反映され、低速域では、円滑な旋回を図るために後輪車輪速に対して前輪車輪速は大とされ、高速域では、後輪をスリップさせて良好な回頭性を実現するために前輪車輪速に対して後輪車輪速は大とされる。
【００１６】
一方、請求項４の発明では、制御手段を、車両加速時の上記制御に加えて、車両の減速に伴う前後加速度に基づいて拘束トルクを制御するようにした。
従って、車両加速時のスロットル開度と推定車体速と選択された制御モードのみならず、減速に伴う前後加速度も拘束トルクに反映され、例えば前後加速度の負側（減速側）への増加に伴って拘束トルクを増加させて車両姿勢の安定化を図る等の制御が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をセンタディファレンシャル（以下、センタデフという）の差動を制限する差動制限装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の車両用作動制限装置を示す全体構成図、図２はセンタデフ及びフロントデフの詳細を示す部分拡大図である。これらの図に示すように、差動手段としてのセンタデフ１はフロントディファレンシャル（以下、フロントデフという）２と共に車両の前輪３Ｆの車軸上に配設され、エンジン４の回転が手動式の変速機５を介してセンタデフ１の外周のリングギア６に入力されるようになっている。センタデフ１はピニオンギア７に一対のサイドギア８ａ，８ｂを噛合させた一般的な構成であり、エンジン４によりリングギア６が回転駆動されると一体でピニオンギア７が回転し、左右のサイドギア８ａ，８ｂに回転差を許容しながら５０：５０の比率でトルクが配分される。
【００１８】
センタデフ１の一方のサイドギア８ａはフロントデフ２のアウタケーシング９に連結され、アウタケーシング９の外周に設けられたリングギア１０がピニオンギア１１及びプロペラシャフト１２を介してリアディファレンシャル（以下、リアデフという）１３に接続されている。一方のサイドギア８ａと共にアウタケーシング９が回転すると、その回転はリングギア１０、ピニオンギア１１、プロペラシャフト１２を経てリアデフ１３に伝達され、ドライブシャフト１４を介して左右の後輪３Ｒが回転駆動されると共に、リアデフ１３に内蔵された図示しない差動機構により左右の回転差が許容される。
【００１９】
センタデフ１の他方のサイドギア８ｂは、前記アウタケーシング９に内装されたインナケーシング１５に接続され、このインナケーシング１５内に支持された一対のプラネタリギア１６は、左右のドライブシャフト１７の内端に形成されたサンギア１８にそれぞれ噛合している。他方のサイドギア８ｂと共にインナケーシング１５が回転すると、その回転はプラネタリギア１６、サンギア１８を経てドライブシャフト１７に伝達されて左右の前輪３Ｆが回転駆動されると共に、プラネタリギア１６の自転に伴って左右の回転差が許容される。
【００２０】
フロントデフ２のアウタケーシング９とインナケーシング１５との間には，差動制限手段としての油圧多板クラッチ１９が設けられ、この油圧多板クラッチ１９の係合状態に応じて拘束トルクが発生して、両ケーシング９，１５の相対回転が規制される。油圧多板クラッチ１９の完全開放時（拘束トルク０）には、両ケーシング９，１５が回転規制されることなくフリー状態に保持されて、上記のように５０：５０の比率で前輪３Ｆ側と後輪３Ｒ側へのトルク配分が行われ、一方、油圧多板クラッチ１９の完全係合時（拘束トルク最大）には、両ケーシング９，１５が回転規制されてロック状態に保持され、このときには前後輪３Ｆ，３Ｒの接地荷重に応じた比率でトルク配分が行われる。そして、このような拘束トルクの調整に応じて、後述のように車両の走行特性が変化する。油圧多板クラッチ１９は油圧ユニット２０から作動油の供給を受けて作動し、その作動油の供給状態がソレノイドバルブ２１で制御されることにより油圧多板クラッチ１９の係合状態が調整されて、任意の拘束トルクが実現される。
【００２１】
一方、車両の室内には、制御手段としての４ＷＤ用ＥＣＵ（電子制御ユニット）３１が図示しないエンジン・変速機用ＥＣＵやＡＢＳ用ＥＣＵ等と共に設置されており、この４ＷＤ用ＥＣＵ３１は他のＥＣＵと同様に、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。４ＷＤ用ＥＣＵ３１の入力側には、４輪３Ｆ，３Ｒの回転速度（車輪速）ＶＦＬ，ＶＦＲ，ＶＲＬ，ＶＲＲをそれぞれ検出する車輪速センサ３２、車両に作用する前後方向の加速度Ｇxを検出する前後加速度センサ３３、車両に作用する横方向の加速度ＲＧyを検出する横加速度センサ３４、車両の走行速度（車体速）ＲＶBを検出する車体速センサ３５、エンジン４のスロットル開度ＴＰＳを検出するスロットルセンサ３６、ステアリング操舵角θsを検出する操舵角センサ３７、及び、運転者が高μ路面（例えば、舗装路）、中μ路面（例えば、未舗装路）、低μ路面（例えば、凍結路）の３種の路面状況を選択するためのモード切換スイッチ３８が接続されている。又、４ＷＤ用ＥＣＵ３１の出力側には、前記ソレノイドバルブ２１が接続されている。
【００２２】
次に、以上のように構成された車両用差動制限装置のＥＣＵ３１が実行するセンタデフ１の差動制限制御、特に差動制限制御に適用する拘束トルクの設定手順を説明する。
図３〜図７はＥＣＵが実行する拘束トルクの設定手順を系統的に示したブロック図である。この拘束トルクの設定手順は、図３に示す前後差回転拘束トルク設定部４１、図４に示す前後Ｇ比例拘束トルク設定部４２、図５に示す加速対応拘束トルク設定部４３、図６に示す減速対応拘束トルク設定部４４、及びそれらの各設定部４１〜４４で設定された拘束トルクＴv，Ｔx，Ｔa，Ｔbから最終的な拘束トルクＴfinalを設定する図７に示す最終拘束トルク設定部４５から構成されており、以下、各設定部を順次説明する。
【００２３】
［前後差回転拘束トルク設定部］
図３に示す前後差回転拘束トルク設定部４１は、旋回時に運転者の意志に沿った車両の挙動を実現すべく、前後輪の回転差に基づいて前後差回転拘束トルクＴvを設定する部分である。
車輪速センサ３２にて検出された各車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲ，ＶＲＬ，ＶＲＲに基づき、前輪平均処理部５１により左右の前輪３Ｆの車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲが平均化されて前輪車輪速ＶＦが算出され、後輪平均処理部５２により左右の後輪３Ｒの車輪速ＶＲＬ，ＶＲＲが平均化されて後輪車輪速ＶＲが算出される。更に、実前後差回転算出部５３により後輪車輪速ＶＲから前輪車輪速ＶＦが減算されて、実前後差回転ΔＶcdが算出される。
【００２４】
一方、推定車体速算出部５４により所定時間ｔ後の車体速ＶBが算出される。この推定車体速ＶBは、例えば、２番目に小さい車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲ，ＶＲＬ，ＶＲＲを現在の車体速と見なし（最小値は故障中の可能性があるため除外）、その値を前後加速度センサ３３にて検出された前後加速度Ｇx（以降の車体速の変化を意味する）で補正することにより算出される。理想前後差回転算出部５５では、推定車体速ＶBと操舵角センサ３７にて検出された操舵角θsとに基づき、図中に示すマップから理想前後差回転ΔＶhcが算出される。
【００２５】
図に示すように、このときの理想前後差回転ΔＶhcは、推定車体速ＶBが所定値未満の低速域では負側に設定され、所定値以上の高速域では正側に設定される。つまり、低速域での旋回時には前後輪３Ｆ，３Ｒの旋回半径の影響が大きいことから、円滑な旋回を図るために理想前後差回転ΔＶhcを負側（ＶＲ＜ＶＦ）とし、高速域での旋回時には後輪３Ｒをスリップさせて良好な回頭性を実現するために、理想前後差回転ΔＶhcを正側（ＶＲ＞ＶＦ）としている。又、理想前後差回転ΔＶhcは、操舵角θsが大であるほど前後輪３Ｆ，３Ｒに要求される回転差が増加することから、絶対値として大きな値に設定される。
【００２６】
以上のようにして設定された実前後差回転ΔＶcdと理想前後差回転ΔＶhcとに基づき、ΔＶc設定部５６により下表から差ΔＶcが設定され、この差ΔＶcがＣ／Ｓ補正部５７を経て拘束トルク算出部５８に入力される。
【００２７】
【表１】

【００２８】
拘束トルク算出部５８では、予め路面状況に対応して設定された３種のマップから、運転者による前記モード切換スイッチ３８の入力（高μ路面、中μ路面、低μ路面）に応じたマップが選択され、そのマップに基づいて差ΔＶcから前後差回転拘束トルクＴvが算出される。何れのマップにおいても、差ΔＶcが０付近の不感帯を除いて、差ΔＶcの絶対値が大きいほど前後差回転拘束トルクＴvが増加設定され、これにより差ΔＶcの０付近への収束が図られる。
【００２９】
ここで、表１の設定は、基本的には実前後差回転ΔＶcdを理想前後差回転ΔＶhcに接近させることを意図しているが、センタデフ１の拘束トルクは実前後差回転ΔＶcdを０とする方向にしか作用しないため、理想前後差回転ΔＶhcと実前後差回転ΔＶcdとの相対位置によっては接近不能なときもあり、このため実前後差回転ΔＶcdを▲１▼〜▲６▼の状況に場合分けして可能な限り接近させている。
【００３０】
つまり、▲１▼〜▲６▼の各状況は図８に示すように表すことができ、▲３▼及び▲４▼のように、理想前後差回転ΔＶhcに対して実前後差回転ΔＶcdが正負の同一側で大のときには、拘束トルクを発生させることで両者を一致可能であるため、ΔＶc＝ΔＶcd−ΔＶhcとして一致を図り、▲２▼及び▲５▼ように、理想前後差回転ΔＶhcに対して実前後差回転ΔＶcdが正負の同一側で小のときには、拘束トルクを発生させると却って両者が離間するため、ΔＶc＝０として現状維持を図り、▲１▼及び▲６▼ように、理想前後差回転ΔＶhcに対して実前後差回転ΔＶcdが正負の反対側のときには、実前後差回転ΔＶcd＝０までは前後差回転拘束トルクＴvに接近可能なため、ΔＶc＝ΔＶcdとして接近を図る。
【００３１】
一方、操舵角センサ３７にて検出された操舵角θsと車体速センサ３５にて検出された車体速ＲＶBとに基づき、横Ｇ推定部５９により推定横加速度Ｇyが算出され、その推定横加速度Ｇyと横加速度センサ３４にて検出された横加速度ＲＧyとに基づき、Ｃ／Ｓ判定部６０により現在の操舵状況がカウンタステアであるか否かが判定される。詳細は説明しないが、このときの判定は、例えば推定横加速度Ｇyより大きな横加速度ＲＧyが発生している場合に、車両がドリフト状態にあると推定されてカウンタステア（フラグＣＳＨ＝１）の判定が下され、逆の場合に非カウンタステア（ＣＳＨ＝０）の判定が下される。
【００３２】
この判定結果は前記Ｃ／Ｓ補正部５７に入力され、Ｃ／Ｓ補正部５７では、判定結果が非カウンタステア（ＣＳＨ＝０）のときには、ΔＶc設定部５６から入力された差ΔＶcをそのまま拘束トルク算出部５８に出力し、判定結果がカウンタステア（ＣＳＨ＝１）のときには、差ΔＶcを実前後差回転ΔＶcdに置換して拘束トルク算出部５８に出力する。つまり、カウンタステア時には、操舵角θsに基づいて算出された理想前後差回転ΔＶhcが不適切となるため、実前後差回転ΔＶcdに置き換えているのである。
【００３３】
ここで、図３に示すように、拘束トルク算出部５８で適用される低μ路面のマップは、他の高μ路面や中μ路面のマップに比較して、より大きな前後差回転拘束トルクＴvが算出されるように特性設定されており、その結果、高μ路面では回頭性を重視し、低μ路面では走行安定性を重視した前後差回転拘束トルクＴvの設定がなされる。
【００３４】
一方、前記した推定車体速ＶBとモード切換スイッチ３８の操作状況はＫ1算出部６１に入力され、Ｋ1算出部６１では、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択され、そのマップに基づいて、推定車体速ＶBから補正係数Ｋ1が０〜１．０の範囲内で算出される。乗算処理部６２では、前後差回転拘束トルクＴvに補正係数Ｋ1が乗算され、乗算後の前後差回転拘束トルクＴvが上記した最終拘束トルク設定部４５に出力される。図に示すように、高μ路面のマップ中の低車速域では補正係数Ｋ1が減少設定され、これにより前後差回転拘束トルクＴvが減少補正されて回頭性の確保が図られる。
【００３５】
［前後Ｇ比例拘束トルク設定部］
図４に示す前後Ｇ比例拘束トルク設定部４２は、前後輪３Ｆ，３Ｒの回転差に基づく前後差回転拘束トルク設定部４１の設定処理では低μ路面等でハンチングが発生することを想定して、これに代えて前後加速度Ｇxに基づく前後Ｇ拘束トルクＴxを算出する部分である。
【００３６】
この前後Ｇ比例拘束トルク設定部４２の拘束トルク算出部７１には、前後加速度センサ３３にて検出された前後加速度Ｇxとモード切換スイッチ３８の操作状況が入力され、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択される。選択されたマップに基づいて前後加速度Ｇxから前後Ｇ拘束トルクＴxが算出される。図に示すように、何れのマップにおいても、前後加速度Ｇxの増加に伴って前後Ｇ拘束トルクＴxが増加設定され、スリップを防止して走行安定性が確保される。そして、各マップは、同一の前後加速度Ｇxにおいて、低μ路面のマップほど大きな前後Ｇ比例拘束トルクＴxが算出されるように特性設定されており、その結果、上記した前後差回転拘束トルクＴvと同様に、高μ路面では回頭性を重視し、低μ路面では走行安定性を重視した前後差回転拘束トルクＴvの設定がなされる。
【００３７】
このようにして設定された前後Ｇ拘束トルクＴxはスイッチ７２に入力される。スイッチ７２は前記前後差回転拘束トルク設定部４１の推定車体速算出部５４が推定車体速ＶBを推定中のときにはオンされて、前後Ｇ拘束トルクＴxをそのまま上記した最終拘束トルク設定部４５に出力し、推定車体速算出部５４が推定車体速ＶBの推定を完了しているときにはオフされて、前後Ｇ拘束トルクＴxを０に置換して最終拘束トルク設定部４５に出力する。
【００３８】
つまり、低μ路面等で４輪スリップが発生すると、前後輪３Ｆ，３Ｒの回転差に基づく前後差回転拘束トルク設定部５４の設定処理では、実前後差回転ΔＶcdの変化に伴って前後差回転拘束トルクＴvに制御ハンチングが発生してしまう。そこで、推定車体速算出部５４が推定車体速ＶBを推定中で４輪スリップ中と推測されるときには、前後加速度Ｇxに基づく前後Ｇ拘束トルクＴxを算出しているのである。
【００３９】
［加速対応拘束トルク設定部］
図５に示す加速対応拘束トルク設定部４３は、停車状態からの急発進時等のように伝達トルクが急増することが予測される場合に、前輪３Ｆ又は後輪３Ｒの初期スリップを防止するための加速対応拘束トルクＴaを算出する部分である。
この加速対応拘束トルク設定部４３の拘束トルク算出部８１には、スロットルセンサ３６にて検出されたスロットル開度ＴＰＳ、推定車体速算出部５４にて算出された推定車体速ＶB、及びモード切換スイッチ３８の操作状況が入力され、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択される。選択されたマップに基づいてスロットル開度ＴＰＳ及び推定車体速ＶBから加速対応拘束トルクＴaが算出され、フィルタ８２を経て上記した最終拘束トルクＴfinal設定部に出力される。
【００４０】
ここで、スロットル開度ＴＰＳに対して加速対応拘束トルクＴaを算出する際の各マップ（高μ、中μ、低μ）のゲインは、図９のように設定されている。尚、加速対応拘束トルクＴaはゲインに比例して算出されることから、図９中に示されたゲインは加速対応拘束トルクＴaの大きさと置き換えることができる。各マップ共通の全体的な傾向として、スロットル開度ＴＰＳの増加に伴って加速対応拘束トルクＴaのゲインを増加させ、これによりエンジン出力の増加に応じて大きな加速対応拘束トルクＴaを算出してスリップ抑制を図っている。そして、同一のスロットル開度ＴＰＳを前提とした各マップ相互間の比較では、中μ路面のマップのゲインが最も大きく、低μ路面のマップのゲインが２番目であり、高μ路面のゲインが最も小さい（中μ＞低μ＞高μ）。
【００４１】
この路面状況の相違に応じたゲインの設定は、以下の知見に基づくものである。図９に示した各マップのゲインの相互関係は、図１０の実線で示すように表される。この図中に、グリップ走行を前提としたセンタデフ１の理想的な拘束トルクのゲインは、路面状況の変化に応じて破線のように表すことができる。この特性は、低μ路面ほど（特に凍結路では）タイヤのグリップの低下に伴って路面に伝達可能なトルクが減少することから、必要以上の拘束トルクはトラクション向上に繋がらない上に、むしろ拘束トルクを低減して旋回時の回頭性を確保した方が、トータルとして走行特性が向上するとの趣旨に基づくものである。
【００４２】
又、図中に、ドリフト走行を前提とした理想的な拘束トルクのゲインは、路面状況の変化に応じて破線のように表すことができる。この特性は上記グリップ走行の場合と同様の趣旨に基づくものであるが、ドリフト時の大きな車体スリップ角を維持するためのトラクション確保を目的として、路面状況の全域に亘ってグリップ走行時より大きなゲインを設定している。
【００４３】
このようにグリップ走行かドリフト走行かに応じて、同一の路面状況であっても最適なゲインが相違することになるが、例えばドリフト走行が多用される競技車両等を想定した場合には、ドリフト走行のゲインに従って各マップの特性を設定することになる。但し、周知のように路面の摩擦係数が高いサーキット走行等では、車両のドリフトがタイムロスに繋がるとしてグリップ走行を行う場合が多いことから、高μ路面ではグリップ走行を想定する方が現実的である。よって、低μ路面及び中μ路面ではドリフト走行のゲインを採用し、高μ路面ではグリップ走行のゲインを採用し、結果として各マップのゲインの相互関係は、上記した図中の実線のように設定されるのである。
【００４４】
［減速対応拘束トルク設定部］
図６に示す減速対応拘束トルク設定部４４は、急減速時において車両姿勢の安定性を確保するための減速対応拘束トルクＴbを算出する部分である。
この減速対応拘束トルク設定部４４の拘束トルク算出部９１には、前後加速度センサ３３にて検出された前後加速度Ｇxとモード切換スイッチ３８の操作状況とが入力され、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択される。選択されたマップに基づいて前後加速度Ｇxから減速対応拘束トルクＴbが算出される。図に示すように、何れのマップにおいても、前後加速度Ｇxの負側（減速側）への増加に伴って減速対応拘束トルクＴbが増加設定され、これにより、減速時の車両姿勢の安定化が図られる。
【００４５】
そして、各マップは、同一の前後加速度Ｇxにおいて、低μ路面のマップほど小さな減速対応拘束トルクＴbが算出されるように、つまり、上記した前後差回転拘束トルクＴv、前後Ｇ比例拘束トルクＴx、加速対応拘束トルクＴaとは逆方向の特性に設定されている。この設定は以下に述べるようにブレーキコントロール性と制動力とを考慮したものである。即ち、減速時にはセンタデフ１の拘束トルクが直結に近づくほど制動力を向上できるものの、４輪同時ロックを誘発して運転者がロック限界を把握し難くなることから、このときの拘束トルクは、基本的には４輪同時ロックを防止した上で可能な限り高い値に設定される。４輪同時ロックし易いか否かは路面状況に影響され、高μ路面ほどブレーキ時の前輪荷重が増加するため、拘束トルクを増加しても４輪同時ロックは発生し難くなり、その結果、上記のように高μの路面ほど減速対応拘束トルクＴbを増加設定しているのである。この設定により路面状況に拘わらず、４輪同時ロックの防止により良好なブレーキコントロール性を確保した上で、最大限の拘束トルクを作用させることで制動力の向上が図られる。
【００４６】
又、Ｋ2算出部９２には、操舵角センサ３７にて検出された操舵角θs、推定車体速算出部５４にて算出された推定車体速ＶB、及びモード切換スイッチ３８の操作状況が入力され、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択される。選択されたマップに基づいて操舵角θs及び推定車体速ＶBから補正係数Ｋ2が算出される。算出された補正係数Ｋ2はＣ／Ｓ補正部９３を経て乗算処理部９４に入力され、乗算処理部９４では、減速対応拘束トルクＴbに補正係数Ｋ2が乗算される。
【００４７】
図示はしないが、補正係数Ｋ2は０〜１．０の範囲内で設定され、例えば操舵角θsの増加に伴って減少設定され、これにより減速対応拘束トルクＴbが減少補正されて回頭性の確保が図られる。そして、同一の操舵角θs及び推定車体速ＶBにおいて、例えば、低μ路面のマップほど大きな補正係数Ｋ2が設定されて、減速対応拘束トルクＴbの増加補正により走行安定性が確保される。
【００４８】
又、Ｃ／Ｓ補正部９３では、前記Ｃ／Ｓ判定部６０の判定結果がカウンタステア（ＣＳＨ＝１）であるときのみ、補正係数Ｋ2を１に置換する。よって、操舵角θsに基づいて設定される補正係数Ｋ2がカウンタステアによって不適切となったときには、これに基づく補正が禁止される。
一方、操舵角センサ３７からの操舵角θsは微分処理部９５で時間微分されて操舵角速度Ｄθsに変換され、この操舵角速度Ｄθsは前記モード切換スイッチ３８の操作状況と共にＫ3算出部９６に入力される。Ｋ3算出部９６では、予め設定された３種のマップから路面状況に対応するマップが選択され、そのマップに基づいて操舵角速度Ｄθsから補正係数Ｋ3が算出される。算出された補正係数Ｋ3はフィルタ９７及びＣ／Ｓ補正部９８を経て乗算処理部９９に入力され、乗算処理部９９では、減速対応拘束トルクＴbに補正係数Ｋ3が乗算され、乗算後の減速対応拘束トルクＴbが上記した最終拘束トルク設定部４５に出力される。
【００４９】
補正係数Ｋ3は０〜１．０の範囲内で設定されるが、何れのマップにおいても、操舵角速度Ｄθsが所定値以上の領域では、操舵角速度Ｄθsの増加に伴って補正係数Ｋ3が減少設定される。これにより急操舵に伴って操舵角速度Ｄθsが急増すると、補正係数Ｋ3が減少側に設定されて減速対応拘束トルクＴbを減少補正し、その結果、回頭性の確保が図られる。そして、低μ路面のマップほど、より高い操舵角速度Ｄθsまで補正係数Ｋ3が最大値（１．０）に維持されるように設定され、結果として急操舵による減速対応拘束トルクＴbの減少が抑制されて、走行安定性が確保される。
【００５０】
尚、この例では操舵の方向（切込み側と切戻し側）に拘わらず同一のマップを適用したが、操舵方向に応じて異なる特性のマップを適用してもよい。
Ｃ／Ｓ補正部９８では、このように設定された補正係数Ｋ3をカウンタステア（ＣＳＨ＝１）であるときのみ１に置換する。よって、操舵角速度Ｄθsに基づいて設定される補正係数Ｋ3がカウンタステアによって不適切となったときには、これに基づく補正が禁止される。
【００５１】
［最終拘束トルク設定部］
図７に示す最終拘束トルク設定部４５の最大値選択部１０１では、上記した前後差回転拘束トルク設定部４１で設定された前後差回転拘束トルクＴvと前後Ｇ比例拘束トルク設定部４２で設定された前後Ｇ比例拘束トルクＴxとの大きい側を選択する。４輪スリップに伴い前後差回転拘束トルクＴvに制御ハンチングが発生した場合には、前後Ｇ比例拘束トルクＴxが適宜選択されることになり、結果として最大値選択部１０１の出力値が安定化されてハンチングの影響が抑制される。
【００５２】
選択された拘束トルクＴv，Ｔxは加算処理部１０２に入力され、加速対応拘束トルク設定部４３で設定された加速対応拘束トルクＴa、及び減速対応拘束トルク設定部４４で設定された減速対応拘束トルクＴbが加算されて最終拘束トルクＴfinalとされる。この最終拘束トルクＴfinalはリミッタ１０３に入力されて、センタデフ１の油圧多板クラッチ１９で実現可能な最大拘束トルクに制限され、その後に加算処理部１０４に入力される。又、加算処理部１０４にはハイパスフィルタ１０５を通過した最終拘束トルクＴfinalも入力され、双方が加算された後に再びリミッタ１０６により最大拘束トルクに制限され、最終拘束トルクＴfinalとして出力される。ハイパスフィルタ１０５では、最終拘束トルクＴfinalの急変時にサージ的な上乗せを行うことにより、この最終拘束トルクＴfinalに基づいてソレノイドバルブ２１が駆動制御される際の応答遅れを低減している。
【００５３】
このようにして設定された最終拘束トルクＴfinalに基づいて、センタデフ１の実際の拘束トルクが制御される。即ち、最終拘束トルクＴfinalに対応するデューティ率が図示しないマップから設定され、そのデューティ率に基づいてソレノイドバルブ２１が作動して、油圧ユニット２０から油圧多板クラッチ１９に供給される作動油を制御し、その結果、油圧多板クラッチ１９の係合状態が調整されて、拘束トルクが上記最終拘束トルクＴfinalに制御される。
【００５４】
以上説明したように、最終拘束トルク設定部４５を除く各拘束トルク設定部４１〜４４では、前後輪３Ｆ，３Ｒの回転差に応じた前後差回転拘束トルクＴv、前後加速度Ｇxに応じた前後Ｇ拘束トルクＴx、加速状態に応じた加速対応拘束トルクＧa、減速状態に応じた減速対応拘束トルクＴbがそれぞれ設定され、それらの各拘束トルクＴv，Ｔx，Ｔa，Ｔbが最終拘束トルク設定部４５で適宜選択されて、最終拘束トルクＴfinalが求められる。
【００５５】
そして、このように、センタデフ１の拘束トルクが車両の運転状態に応じた最適値に自動的に制御されることから、既に説明した従来技術のように、運転者が拘束トルクを手動で頻繁に設定し直す必要は一切なく、本来の運転操作に集中することができる。
又、各拘束トルク設定部４１〜４４では、路面状況（摩擦係数）に応じたマップから拘束トルクＴv，Ｔx，Ｔa，Ｔbを算出していることから、単一のマップに従って制御を実行する従来例と比較して、より適切な拘束トルクの制御を実現できる上に、的確な検出が困難な路面状況を運転者に目視で判断させて、その判断結果をモード切換スイッチ３８からの入力として拘束トルクの制御に取り込むことから、路面状況の誤検出等に基づく不適切な制御を未然に防止することができる。
【００５６】
しかも、本実施形態では、図９及び図１０に基づいて［加速対応拘束トルク設定部］の項で詳述したように、同一のスロットル開度ＴＰＳにおいて、路面状況に対応する各マップの加速対応拘束トルクＴaのゲインを中μ＞低μ＞高μの関係に設定した。従って、タイヤのグリップが良好な高μ路面では、グリップ走行のためのトラクションが十分に得られることから、他の路面状況と比較して最小の拘束トルクに制御されて、旋回時の回頭性が確保される。又、高μ路面よりタイヤのグリップが低下する中μ路面では、トラクション確保のために他の路面状況と比較して最大の拘束トルクに制御されて、ドリフト時の大きな車体スリップ角を容易に維持可能とされる。更に、タイヤのグリップが最も低下する低μ路面では、中μ路面の場合より拘束トルクを低減させてセンタデフ１のロックを防止し、ロックに伴うアクセルオン時のアンダーステアを回避して、良好な回頭性の確保を図る。よって、拘束トルクを常に車両の運転状態に応じた適切な値に制御でき、ひいては、車両の走行性能を向上させることができる。
【００５７】
参考までに、以上の制御特性を、本出願人が先に出願した特願２０００−２８０４７７号公報の技術と比較すると、公報記載の差動制限装置では、図１０中に２点鎖線で示すように、拘束トルクのゲインが低μ路面で最大値に設定される。この特性は、タイヤのグリップが低下する低μ路面では、トラクションを確保して走行安定性を優先させるべきとの趣旨である。しかしながら、上記したように現実的には、低μ路面で必要以上に拘束トルクを増加させてもトラクション向上に繋がらない上に、むしろ拘束トルクを低減して回頭性を確保した方が、トータルとして走行特性の向上に繋がる。よって、本実施形態の作動制限装置によれば、特願２０００−２８０４７７号公報の技術と比較して、特に低μ路面で車両が旋回したときのアンダーステアを抑制して、良好な回頭性を確保できるという優れた効果を奏する。
【００５８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、高μ路面、中μ路面、低μ路面の３種類の路面状況に対応してマップを設定したが、マップの数はこれに限ることはなく、路面状況に応じて４或いは５種類のマップを設定してもよい。
又、上記実施形態では、加速対応拘束トルクＴaを算出する際の各マップのゲインを、中μ＞低μ＞高μの関係に設定したが、中μ路面のマップのゲインを最大に設定するなら、他のマップの相互関係は上記に限定されない。よって、図１０に示したグリップ走行時及びドリフト走行時の最適ゲインの特性（車両の走行特性やタイヤのグリップ等に応じて異なる）によっては、例えば、中μ＞高μ＞低μの関係に設定してもよい。
【００５９】
更に、上記実施形態では、加速対応拘束トルクＴaに加えて、前後差回転拘束トルクＴv、前後Ｇ比例拘束トルクＴx、減速対応拘束トルクＴbをそれぞれ算出したが、加速対応拘束トルクＴa以外の何れかの拘束トルクを省略したり、或いは別のパラメータから算出された拘束トルクを追加したりしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の車両用差動制限装置によれば、運転者に煩雑な設定操作を要求することなく、拘束トルクを常に車両の運転状態に応じた適切な値に制御でき、ひいては、車両の走行性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の車両用作動制限装置を示す全体構成図である。
【図２】センタデフ及びフロントデフの詳細を示す部分拡大図である。
【図３】前後差回転拘束トルク設定部による設定手順を系統的に示したブロック図である。
【図４】前後Ｇ比例拘束トルク設定部による設定手順を系統的に示したブロック図である。
【図５】加速対応拘束トルク設定部による設定手順を系統的に示したブロック図である。
【図６】減速対応拘束トルク設定部による設定手順を系統的に示したブロック図である。
【図７】最終拘束トルク設定部による設定手順を系統的に示したブロック図である。
【図８】差ΔＶcの設定状況を説明するための図である。
【図９】加速対応拘束トルクＴaを算出するための各路面状況のマップのゲインを示す図である。
【図１０】グリップ走行とドリフト走行を前提とした各路面状況での拘束トルクの最適ゲインを示す図である。
【符号の説明】
１センタデフ（差動手段）
３Ｆ前輪
３Ｒ後輪
４エンジン
１９油圧多板クラッチ（差動制限手段）
３１ＥＣＵ（制御手段）

Claims

エンジンからの駆動力を前後輪に差動を許容して分配する差動手段と、
上記差動手段に拘束トルクを作用させて差動を制限可能な差動制限手段と、
制御特性の異なる複数の制御モードから路面の摩擦係数に対応する制御モードを選択し、車両加速時に上記エンジンのスロットル開度と車輪速に基づき推定される推定車体速と上記選択された制御モードとに応じて上記差動制限手段の拘束トルクを制御するとともに上記スロットル開度が大きくなるほど上記差動制限手段の拘束トルクを増大側に制御する制御手段とを有し、
上記各制御モードの内、摩擦係数が中程度の路面に対応した制御モードにおいて、摩擦係数が低い路面及び高い路面に対応した制御モードと比較して上記拘束トルクが最大に設定されることを特徴とする車両用差動制限装置。
上記各制御モードの内、摩擦係数が低い路面に対応した制御モードにおいて、摩擦係数が中程度の路面に対応した制御モードより上記拘束トルクが小さく設定され、且つ、摩擦係数が高い路面に対応した制御モードより上記拘束トルクが大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用差動制限装置。
上記制御手段は、上記車両加速時の上記制御に加えて、該車両の前後輪の回転差が、所定値未満の低速域では後輪に対して前輪の回転速度が大となり所定値以上の高速域では前輪に対して後輪の回転速度が大となるように設定された理想前後回転差に近づくよう、上記差動制限手段の拘束トルクを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用差動制限装置。
上記制御手段は、上記車両加速時の上記制御に加えて、該車両の減速に伴う前後加速度に基づいて拘束トルクを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用差動制限装置。