特許 7071945 車両の制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-11

(45)【発行日】2022-05-19

(54)【発明の名称】車両の制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/348 20060101AFI20220512BHJP

   B60K 23/08 20060101ALI20220512BHJP

【ＦＩ】

B60K17/348 B

B60K17/348 Z

B60K23/08 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019102414

(22)【出願日】2019-05-31

(65)【公開番号】P2020196298

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2021-10-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519196405

【氏名又は名称】株式会社ＩＪＴＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100128509

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 晴久

(74)【代理人】

【識別番号】100119356

【弁理士】

【氏名又は名称】柱山 啓之

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】濱中 好久

(72)【発明者】

【氏名】木村 淳

(72)【発明者】

【氏名】小林 正幸

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－２７５０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２９５４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １７／３４８

Ｂ６０Ｋ ２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前輪及び後輪を駆動する全輪駆動と後輪駆動とを切り替えると共に、後輪側に伝達される駆動力の一部を前輪側に可変分配する多板クラッチを有するトランスファーと、
前後輪の速度差に応じて前記多板クラッチの締結力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、全輪駆動での車両走行中に、前記前輪の回転速度が低下し、これにより速度差が増加し、かつ、前記前輪の角加速度が所定の負の閾値以下になったとき、前記多板クラッチの締結力の増加を抑制するように前記多板クラッチを制御する
ことを特徴とする車両の制御システム。

【請求項2】

前記制御装置は、車両走行中に、前記前輪の角加速度が前記閾値以下になったとき、前記多板クラッチの締結力をゼロにするように前記多板クラッチを制御する
請求項１記載の車両の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

車両の制御システムとしては、全輪駆動と後輪駆動とを切り替えると共に、後輪側に伝達される駆動力の一部を前輪側に可変分配する多板クラッチを有するトランスファーと、多板クラッチの締結力を制御する制御装置と、を備えたものが知られている。

【0003】

一般的に、制御装置は、前後輪の速度差に応じて多板クラッチの締結力を制御するように構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】再公表ＷＯ２００８／０９６４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の制御システムでは、低μ路での車両走行中に、例えば、前輪のみが先に低μ路から高μ路に進入した際に、前輪に伝達される駆動トルクが急激に増加して、前輪の車軸等の駆動系部品に負荷（ショックトルク）が発生する虞がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、前輪の駆動系部品に発生するショックトルクを抑制できる車両の制御システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一の態様によれば、前輪及び後輪を駆動する全輪駆動と後輪駆動とを切り替えると共に、後輪側に伝達される駆動力の一部を前輪側に可変分配する多板クラッチを有するトランスファーと、前後輪の速度差に応じて前記多板クラッチの締結力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、車両走行中に、前記前輪の角加速度が所定の閾値以下になったとき、前記多板クラッチの締結力の増加を抑制するように前記多板クラッチを制御することを特徴とする車両の制御システムが提供される。

【0008】

好ましくは、前記制御装置は、車両走行中に、前記前輪の角加速度が前記閾値以下になったとき、前記多板クラッチの締結力をゼロにするように前記多板クラッチを制御する。

【0009】

好ましくは、前記閾値は、負の値に設定される。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る車両の制御システムによれば、前輪の駆動系部品に発生するショックトルクを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】低μ路走行中の車両の左側面図である。

【図2】低μ路から高μ路に進入したときの車両の左側面図である。

【図3】車両の制御システムの全体構成図である。

【図4】トランスファーの断面図である。

【図5】図４のＡ－Ａ断面図である。

【図6】制御装置の制御状況の一例を示すタイムチャートであり、（ａ）は前後輪の回転速度、（ｂ）は前後輪の速度差、（ｃ）は多板クラッチの締結力、（ｄ）は前輪に伝達される駆動トルクを表す。

【図7】制御装置の制御状況の一例を示すタイムチャートであり、（ａ）は図６のＶＩＩ部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）に示した前輪の回転速度に対応する角加速度を表す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。なお、後述する実施形態における各方向は、本実施の形態に係る車両の各方向に一致する。

【0013】

図１及び図２に示すように、車両１には、キャブオーバ型トラックが用いられる。但し、車両１は、キャブオーバ型トラック以外の車両であっても良い。符号２は、車両１の前輪を示し、符号３は、車両１の後輪を示す。また、符号Ｒ_Lowは、前後輪２，３との摩擦係数（μ）が低い低μ路を示し、符号Ｒ_Hiは、前後輪２，３との摩擦係数が高い高μ路を示す。

【0014】

図３に示すように、車両１は、ＦＲ車（フロントエンジン・リアドライブ車）ベースの４ＷＤ車（四輪駆動車）またはＡＷＤ車（全輪駆動車）である。車両前部に搭載されたエンジンＥからの回転駆動力は、トランスミッションＴ／Ｍ及びトランスファー１０（後述）を介して、プロペラシャフト４に伝達される。プロペラシャフト４に伝達された回転駆動力は、デフケース５内に収容されるデファレンシャルギア（図示せず）を介して、後輪３に伝達される。また、トランスミッションＴ／Ｍからの回転駆動力は、トランスファー１０を介して、前輪駆動用のデファレンシャルギアの入力軸６に選択的に伝達される。

【0015】

前輪２及び後輪３には、それぞれの回転速度（単位時間当たりの回転数）を検出するための車輪速センサＳが設けられる。車輪速センサＳには、既存のアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）の車輪速センサが用いられる。但し、車輪速センサＳは、ＡＢＳの車輪速センサに限定されなくて良い。

【0016】

車両１の制御システム１００は、多板クラッチ１１を有するトランスファー１０と、多板クラッチ１１の締結力を制御する制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と、を備える。

【0017】

多板クラッチ１１は、前輪２及び後輪３を駆動する全輪駆動と、後輪３のみを駆動する後輪駆動とを切り替えると共に、後輪３側に伝達される駆動力の一部を前輪２側に可変分配するように構成される。

【0018】

本実施形態では、前輪２側と後輪３側との駆動力分配比は、全輪駆動時に前輪２側に駆動力を最大に分配したときに、前輪２側と後輪３側の駆動力が同じ大きさになるように設定される（前輪側：後輪側＝５：５）。また、後輪駆動のときには、前輪２側の駆動力がゼロ（前輪側：後輪側＝０：１０）になるように設定される。但し、駆動力分配比は、任意であって良く、例えば、全輪駆動時に前輪２側に駆動力を最大に分配したときに、前輪２側よりも後輪３側の駆動力が大きくなるように設定されても良い（例えば、前輪側：後輪側＝４：６）。

【0019】

図４に示すように、トランスファー１０は、トランスミッションＴ／Ｍに設けられるハウジング１２と、ハウジング１２内に回転自在に設けられる第１シャフト１３と、第１シャフト１３に設けられる内側回転部材１４と、を備える。また、トランスファー１０は、第１シャフト１３に回転自在に設けられる第１スプロケット１５と、第１スプロケット１５に設けられる外側回転部材１６と、内側回転部材１４を外側回転部材１６に隣接可能に接続する多板クラッチ１１と、多板クラッチ１１を駆動させるアクチュエータ１７と、を備える。また、トランスファー１０は、ハウジング１２内に回転自在に設けられる第２シャフト１８と、第２シャフト１８に設けられる第２スプロケット１９と、第１スプロケット１５及び第２スプロケット１９に掛け回されるチェーン２０と、を更に備える。

【0020】

第１シャフト１３の前端部は、トランスミッションＴ／Ｍの出力軸（図示せず）に接続される。また、第１シャフト１３の後端部は、プロペラシャフト４（図３を参照）に接続される。一方、第２シャフト１８の前端部は、前輪駆動用のデファレンシャルギアの入力軸６（図３を参照）に接続される。

【0021】

アクチュエータ１７は、ハウジング１２に固定されたカム機構２１と、カム機構２１を駆動する駆動装置２２と、カム機構２１と多板クラッチ１１の間に介在される押圧部材２３と、を備える。

【0022】

図４及び図５に示すように、カム機構２１は、第１シャフト１３の中心軸Ｃを中心として回動するセクターギア（扇型歯車）２４を有する。カム機構２１は、セクターギア２４による回動を軸方向の運動に変えて、押圧部材２３を前後方向に移動させるように構成される。

【0023】

駆動装置２２は、エンコーダ付きのＤＣモータで構成される。駆動装置２２の駆動軸２２ａには、ウォームギア２５が設けられる。ウォームギア２５は、カム機構２１のセクターギア２４に噛合される。すなわち、駆動装置２２は、駆動軸２２ａの回転角度（位相）を変化させることで、セクターギア２４を回動させる。これにより、カム機構２１を介して押圧部材２３が前後方向に移動されることで、多板クラッチ１１の締結力が増減される。

【0024】

なお、アクチュエータ１７は、任意の種類であって良く、例えば、駆動装置２２として、エンコーダ無しのＤＣモータ、サーボモータ、ステッピングモータ、油圧モータ、電磁石が用いられても良い。

【0025】

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置および入出力ポート等を備える。ＥＣＵ５０には、駆動装置２２及び車輪速センサＳが電気的に接続されている。なお、図示しないが、ＥＣＵ５０には、車両１の速度を検出するための車速センサ、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転センサ等の各種センサ類が電気的に接続される。

【0026】

ＥＣＵ５０は、駆動装置２２の駆動軸２２ａの回転角度（位相）を制御することで、アクチュエータ１７を通じて多板クラッチ１１の締結力を制御する。

【0027】

詳細は後述するが、本実施形態のＥＣＵ５０は、前後輪２，３（図１を参照）の速度差に応じて多板クラッチ１１の締結力を制御する。また、ＥＣＵ５０は、車両走行中に、前輪２の角加速度が所定の閾値以下になったとき、多板クラッチ１１の締結力の増加を抑制するように、具体的にはゼロにするように多板クラッチ１１を制御する。閾値は、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入したとき（図２を参照）に発生する角加速度の負の値に設定される。

【0028】

ＥＣＵ５０の詳しい制御内容について、図６及び図７に基づいて説明する。図６及び図７は、ＥＣＵ５０の制御状況の一例を示すタイムチャートである。

【0029】

図６（ａ）は、前後輪２，３の回転速度ｎ（ｒｐｍ）を表し、図６（ｂ）は、前後輪２，３の速度差Δｎ（ｒｐｍ）を表し、図６（ｃ）は、多板クラッチ１１の締結力Ｆ（Ｎ）を表し、図６（ｄ）は、前輪２に伝達される駆動トルクＴ（Ｎ・ｍ）を表す。なお、図６（ａ）中、実線ｎ_Fは、前輪２の回転速度を表し、点線ｎ_Lは、後輪３の回転速度を表す。

【0030】

一方、図７（ａ）は、図６（ａ）のＶＩＩ部に示した前輪２の回転速度ｎ_Fの拡大図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した前輪２の回転速度ｎ_Fに対応する角加速度αを表す。

【0031】

また、これら図中において、時刻ｔ１は、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入した時点（図２を参照）を表す。また、時刻ｔ１よりも前の期間は、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入する前の低μ路走行中の期間（図１を参照）を表す。また、時刻ｔ１よりも後の期間は、前輪２が高μ路Ｒ_Hiに進入した後、後輪３が高μ路Ｒ_Hiに進入する前の期間を表す。

【0032】

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ＥＣＵ５０は、車両１の走行中、車輪速センサＳから送信された前輪２の回転速度ｎ_F及び後輪３の回転速度ｎ_Lに基づいて、前後輪２，３の速度差Δｎ（Δｎ＝ｎ_L－ｎ_F）を算出する。

【0033】

また、ＥＣＵ５０は、算出した前後輪２，３の速度差Δｎに応じて多板クラッチ１１の締結力Ｆを制御する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、前後輪２，３の速度差Δｎが大きいほど、多板クラッチ１１の締結力Ｆが大きくなるように多板クラッチ１１を制御する。

【0034】

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施形態のＥＣＵ５０は、車両１の走行中、前輪２の回転速度ｎ_Fに基づいて、前輪２の角加速度αを算出する。前輪２の角加速度αは、前輪２の回転速度ｎ_Fの微分値として算出される。

【0035】

さて、図示例における時刻ｔ１よりも前の低μ路走行中は、前後輪２，３が低μ路Ｒ_Lowで滑って、多板クラッチ１１が締結（ＯＮ）される。ＥＣＵ５０は、前後輪２，３の速度差Δｎがゼロになるように多板クラッチ１１の締結力Ｆを制御して、全輪駆動により低μ路Ｒ_Lowを走行させる。

【0036】

一方、時刻ｔ１において、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入した時は、低μ路Ｒ_Lowで滑って空転された前輪２が高μ路Ｒ_Hiで急激にグリップし、前輪２の回転速度Ｎ_Fが急激に低下する。これにより、前後輪２，３の速度差Δｎが増加すると共に、前輪２の角加速度αが負の閾値α_T以下に低下する。

【0037】

このとき、ＥＣＵ５０は、前輪２が高μ路Ｒ_Hiに進入したと判断して、速度差Δｎによる多板クラッチ１１の制御を中断すると共に、多板クラッチ１１の締結力Ｆをゼロにする制御を実行する。これにより、全輪駆動から後輪駆動に切り替わる。

【0038】

なお、図示例における時刻ｔ１よりも後の期間では、後輪３がまだ低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入していないので、後輪３の回転速度Ｎ_Lは殆ど低下しない。よって、ＥＣＵ５０は、多板クラッチ１１の締結力Ｆをゼロにする制御を継続し、後輪駆動により車両１を走行させる。

【0039】

ところで、一般的なＥＣＵでは、図６（ｃ）に一点鎖線Ｆ’で示すように、全輪駆動による低μ路走行中、前輪２のみが先に低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入したときでも、依然として、速度差Δｎによる多板クラッチ１１の制御が継続される。

【0040】

しかしながら、この制御では、図６（ｄ）の一点鎖線Ｔ’で示すように、前輪２への駆動トルクＴ’が急激に増加する可能性がある。その結果、前輪２の車軸やドライブシャフト等の駆動系部品にイナーシャによる負荷（ショックトルク）が発生する虞がある。

【0041】

一般的に、このショックトルクに対しては、例えば、駆動系部品の疲労強度を高くする対策がとられる。しかし、車幅や車高の関係上、駆動系部品の疲労強度を高くできない場合がある。

【0042】

また、その他の対策としては、全輪駆動のときに前輪側に最大に分配される駆動力が小さくなるように（例えば、前輪側：後輪側＝２：８）、駆動力分配比を設定する手法が考えられる。しかし、この手法では、全輪駆動時の車両の走破性が低下するという問題がある。

【0043】

これに対して、本実施形態では、図７に示すように、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入したことを、前輪２の角加速度αにより検知して、多板クラッチ１１の締結力Ｆをゼロに制御する。これにより、全輪駆動から後輪駆動に瞬時に切り替えることができ、前輪２への駆動トルクＴをなくすことができる。

【0044】

よって、本実施形態であれば、前輪２への駆動トルクＴが急激に増加するのを抑えて、前輪２の車軸等の駆動系部品に発生するショックトルクを抑制できる。

【0045】

また、本実施形態によれば、前輪２の車軸等の駆動系部品の疲労強度を高くしなくても、部品の疲労を抑制できる。そのため、車幅や車高の関係上、駆動系部品の疲労強度を高くできない場合に、特に有利である。

【0046】

また、本実施形態によれば、全輪駆動のときに前輪２側に最大に分配される駆動力が小さくなるように、駆動力分配比を設定（例えば、前輪側：後輪側＝２：８）しなくても、駆動系部品のショックトルクを抑制できる。そのため、前輪２側の駆動力分配比を高く（例えば、前輪側：後輪側＝５：５）設定して、全輪駆動による車両１の走破性を向上できる。

【0047】

他方、上述した基本実施形態は、以下のような変形例またはその組合せとすることができる。下記の説明においては、上記の実施形態と同一の構成要素に同じ符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。

【0048】

（第１変形例）
図示しないが、ＥＣＵ５０は、車両走行中、前輪２の角加速度αが閾値α_T以下になったとき、多板クラッチ１１の締結力の増加を抑制できれば、締結力Ｆがゼロよりも大きな値になるように制御しても良い。

【0049】

（第２変形例）
ＥＣＵ５０は、前輪２の回転速度に基づいて前輪２の角加速度を算出せずに、ＡＢＳ等に搭載された角加速度センサから前輪２の角加速度を取得しても良い。

【0050】

（第３変形例）
第３変形例では、ＥＣＵ５０は、前輪２及び後輪３のブレーキが作動しているとき、或いは、後輪３の角加速度が所定の閾値以下のときは、前輪２の角加速度が閾値以下になったときでも、多板クラッチ１１の締結力を減少する制御を実行しない。第３変形例によれば、ブレーキの作動により前輪２の角加速度が減少した場合に、前輪２が低μ路Ｒ_Lowから高μ路Ｒ_Hiに進入したと誤認するのを防止できる。

【符号の説明】

【0051】

１ 車両
２ 前輪
３ 後輪
１０ トランスファー
１１ 多板クラッチ
５０ ＥＣＵ（制御装置）
１００ 制御システム
Ｆ 多板クラッチの締結力
α 前輪の角加速度
α_T 閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】