トランスファギヤ位置判定装置
【課題】トランスファのギヤ位置を識別する。
【解決手段】トランスファ２２は、パートタイム式四輪駆動車に搭載され、変速機２０からの駆動力を前後輪１２に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有する。トランスファ検知センサ５８は、トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発する。推定ギヤ比演算部は、エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて変速機２０とトランスファ２２とを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する。信号異常判定部は、推定ギヤ比に基づきトランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置とトランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、トランスファ信号が異常であると判定する。
【解決手段】トランスファ２２は、パートタイム式四輪駆動車に搭載され、変速機２０からの駆動力を前後輪１２に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有する。トランスファ検知センサ５８は、トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発する。推定ギヤ比演算部は、エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて変速機２０とトランスファ２２とを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する。信号異常判定部は、推定ギヤ比に基づきトランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置とトランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、トランスファ信号が異常であると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファを備えた四輪駆動車においてトランスファのギヤ位置を判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動車には、常に四輪駆動で走行するフルタイム４ＷＤと、通常は二輪駆動であるが、悪路走行時などのために必要に応じて二輪駆動を四輪駆動に変更して走行するパートタイム４ＷＤとがある。パートタイム４ＷＤには、二輪駆動と四輪駆動の切換を行うトランスファが設けられている。トランスファの中には、四輪駆動時にさらなる駆動力を確保するために、高速ギヤと低速ギヤで変速することが可能なものがある。したがって、トランスファは副変速機と呼ばれることもある。
【０００３】
通常、トランスファにはギヤスイッチが設けられており、高速ギヤと低速ギヤのいずれにギヤが入っているかを検知して車両の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）に伝えている。
【０００４】
一般に、オートマチックトランスミッション車（以下、「ＡＴ車」という）であれば、ＥＣＵは、次式にしたがってトランスファのギヤ比Ｒｔを推定することで、トランスファのギヤが高速と低速のいずれにあるかを検出することができる。
Ｒｔ＝ＮＥ／（Ｒｇ×ＮＰ） （１）
ここで、ＮＥはエンジン回転数、ＮＰはプロペラシャフト回転数、Ｒｇは変速装置のギヤ比である。エンジン回転数ＮＥはエンジンに取り付けたセンサで検出でき、プロペラシャフト回転数ＮＰは駆動輪の車輪速から算出する。変速装置のギヤ比はＥＣＵで認識している。
【０００５】
これに対し、マニュアルトランスミッション車（以下、「ＭＴ車」という）の場合、エンジン回転数ＮＥとプロペラシャフト回転数ＮＰはセンサで検出できるが、ＥＣＵはクラッチ操作および変速装置のギヤ比が分からないので、式（１）を用いてトランスファのギヤ比Ｒｔを推定できない。したがって、上記方法ではトランスファが高速ギヤと低速ギヤのいずれにあるかを検出することができない。そこで、様々な手法が考案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、出力軸の回転数検出値に副変速機の低速位置でのギヤ比を乗算した値が、入力側の回転数検出値より小さいか否かを判定することにより、副変速機の切換位置を検出する手段を設けることなく副変速機が低速位置であるか高速位置であるかを検出することが開示されている。
【特許文献１】特開平８−９１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トランスファのギヤが高速か低速であるかは車両制御上、重要な情報であるので、トランスファのギヤが高速と低速のいずれであるかを表す信号については、その信号が正常か否かを常に監視し検証することが望ましい。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速機とトランスファとを備えた四輪駆動車において、トランスファのギヤ位置に関する信号が正常であるか否かを判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、トランスファギヤ位置判定装置である。この装置は、四輪駆動車に搭載され、変速機からの駆動力を前後輪に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有するトランスファと、前記トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発するトランスファ検知センサと、エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて前記変速機と前記トランスファとを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する推定ギヤ比演算部と、前記推定ギヤ比に基づき前記トランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置と前記トランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、前記トランスファ信号が異常であると判定する信号異常判定部と、を備える。
【００１０】
この態様によると、トランスファのギヤ位置をエンジン回転数および駆動輪回転数に基づき監視することで、トランスファ信号が正常であるか否かを検証することが可能になる。これにより、車両制御上重要な情報であるトランスファのギヤ位置を検知するトランスファ信号の信頼性を確保することができる。
【００１１】
前記信号異常判定部は、前記四輪駆動車の加速中に前記判定を実施してもよい。クラッチが踏まれていたり変速機がニュートラルにあるときに、エンジン回転数と駆動輪回転数から推定ギヤ比を演算すると、ギヤ比が高めに算出されてしまい、その結果トランスファのギヤが低速位置にあると誤判定されるおそれがある。そこで、通常は車両の加速中はクラッチを操作せずまた変速機がニュートラルにないという前提に基づき、加速中に限り上記判定を実行することで、トランスファのギヤ位置が誤判定されることを防止できる。
【００１２】
前記信号異常判定部は、前記判定条件が所定の時間以上継続したとき、前記信号が異常であると判定してもよい。例えば半クラッチ状態にあるまま車両を加速したときなどは、短時間の間、推定ギヤ比が高めに演算されてしまうので、所定時間同じ状態が継続したときに初めて判定をすることで、トランスファのギヤ位置の誤判定を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変速機とトランスファとを備えた四輪駆動車において、トランスファのギヤ位置に関する信号が正常であるか否かを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るトランスファギヤ位置判定装置が搭載される車両１０の概略構成図である。この車両は、ＦＲ（フロントエンジン、リヤドライブ）方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車であり、回転駆動源であるエンジン１６、駆動力を変速する変速機２０、変速機２０から出力された駆動力を減速するとともに、前輪１２ＦＲ、１２ＦＬと後輪１２ＲＲ、１２ＲＬとに駆動力を分配する役割を有するトランスファ２２を備える。トランスファ２２では、後輪駆動（「ＦＲ」と表記する）、四輪駆動低速ギヤ（「Ｌ４」と表記する）、および四輪駆動高速ギヤ（「Ｈ４」と表記する）を選択可能である。駆動方式およびギヤの切換は、運転席近傍に設けられたレバーまたはスイッチ等をドライバーが操作することで実行される。車両１０は、通常はＦＲで走行するが、路面が滑り易いときにはＨ４が選択され、ガレ場や急登等ではＬ４が選択される。
【００１５】
トランスファ２２により前輪プロペラシャフト３４と後輪プロペラシャフト４４とを直結した場合は四輪駆動になり、シャフトを分離した場合は後輪二輪駆動になる。シャフトの直結時、トランスファ２２により分配された前輪駆動力は、前輪プロペラシャフト３４、前輪ディファレンシャル３６、および前輪ドライブシャフト３８を経由して、左右の前輪１２ＦＲ、１２ＦＬに伝達される。トランスファ２２により分配された後輪駆動力は、同様に、後輪プロペラシャフト４４、後輪ディファレンシャル４６、および後輪ドライブシャフト４８を経由して、左右の後輪１２ＲＲ、１２ＲＬに伝達される。
【００１６】
トランスファ２２には、トランスファのギヤ位置、すなわち高速ギヤ（Ｈ４）か低速ギヤ（Ｌ４）かを検知するトランスファ検知センサ５８と、運転席近傍のレバーまたはスイッチからの信号に基づき高速ギヤと低速ギヤとを切り換えるモータ（図示せず）とが設けられている。トランスファ検知センサ５８は、トランスファ２２のギヤ位置を表すトランスファ信号をシャシーＥＣＵ１００に供給する。
【００１７】
車輪１２ＦＲ〜１２ＲＬの近傍には、各車輪の回転数を検出する車輪回転数センサ５４が取り付けられる。また、エンジン１６にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５２が設けられる。さらに、車室内にはドライバーのアクセルペダルの踏み具合を検出するアクセル開度センサ５６も設けられる。これら各センサの検出信号は、シャシーＥＣＵ１００に送られる。
【００１８】
後輪ディファレンシャル４６には、左右後輪のドライブシャフトが連結状態にあるか否かを表すディファレンシャルロック信号をシャシーＥＣＵ１００に供給するデフロックセンサ（図示せず）が配設される。
【００１９】
シャシーＥＣＵ１００は、トランスファのギヤ状態、エンジン出力、車速、車輪のスリップの有無等に基づき、図示しない制動システムに指令を与えて車両の安定性を向上させるＡＢＳ制御やＶＳＣ制御などを実行する。これらの制御方式は当業者には周知であるため、詳細な説明を省略する。
【００２０】
上述したように、トランスファのギヤ位置の情報は、ＶＳＣ制御の許可または禁止の判定に用いられるため、トランスファのギヤ位置情報がシャシーＥＣＵに誤って伝わってしまうと、車両の走行性能に与える影響が大きい。そこで、シャシーＥＣＵ１００は、以下に述べるような手順で、トランスファ検知センサ５８からの信号が正常か否かを常時監視している。
【００２１】
図２は、シャシーＥＣＵ１００のうち、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２２】
推定ギヤ比演算部１０２は、エンジン回転数ＮＥとプロペラシャフト回転数ＮＰを使用し、次式にしたがって、変速機２０およびトランスファ２２を合わせた減速比を表す車両１０の推定ギヤ比Ｒを算出する。
Ｒ＝ＮＥ／（ＮＰ×Ｒｆ） （２）
本実施形態では、プロペラシャフト回転数ＮＰは車輪回転数と同一であるので、駆動輪である後輪の車輪回転数センサ５４で検出された車輪回転数で代用する。また、Ｒｆはファイナルギヤ比を表す。ファイナルギヤ比とは後輪ディファレンシャル４６のギヤ比であり、固定値である。
【００２３】
なお、式（２）の計算は、車両１０が加速中であるときにのみ実行することが好ましい。車両１０はＭＴ車であるため、ドライバーがクラッチを操作している間や変速機がニュートラル位置にあるときに上記の推定をすると、エンジン回転数がプロペラシャフト回転数よりかなり高い状態になるため、トランスファが実際には高速ギヤ（Ｈ４）にあっても低速ギヤ（Ｌ４）と判定されてしまう可能性がある。車両が加速中であれば、クラッチが操作されていたり変速機がニュートラルにある可能性が低く、したがって推定ギヤ比Ｒを正確に算出できる。そこで、本実施形態では、アクセルペダル開度が所定値以上であるとき車両１０が加速中であると判定し、推定ギヤ比Ｒの演算を許可するようにしている。代替的に、エンジントルクの大きさに基づき車両が加速中か否かを判定してもよい。
【００２４】
推定ギヤ比演算部１０２は、算出した推定ギヤ比Ｒに基づき、トランスファ２２がＬ４位置にあるかを判定する。より具体的には、推定ギヤ比Ｒが予め定められたギヤ比の範囲内にあるか否かを判定する。
【００２５】
信号異常判定部１０４は、トランスファ検知センサ５８からシャシーＥＣＵ１００に送られたトランスファ信号が正常か異常かを判定する。具体的には、エンジン回転数および車輪回転数から算出した推定ギヤ比Ｒに基づき判定されたトランスファ２２のギヤ位置と、トランスファ信号で表されるギヤ位置とが一致するか否かによって、トランスファ信号の異常を判定する。
【００２６】
トランスファ検知センサ５８がＬ４またはＨ４のいずれかを表すトランスファ信号を送り続けたり、またはトランスファ検知センサ５８からシャシーＥＣＵ１００への信号線が断線したような場合、シャシーＥＣＵ１００は誤った情報にしたがって制御をすることになり、好ましくない。トランスファ検知センサ５８からのトランスファ信号に基づくトランスファ２２のギヤ位置と、シャシーＥＣＵ１００が独自に判定したトランスファ２２のギヤ位置との一致を確認することで、トランスファ信号の正確さを検証できる。
【００２７】
なお、本実施形態では、トランスファ２２がＬ４位置にあり変速機２０が一速または二速に位置しているときのみを判定の対象としている。しかしながら、変速機２０が三速以上であるとき、またはトランスファ２２がＨ４位置にあるときに上記判定を行ってもよい。
【００２８】
故障報知部１０６は、トランスファ信号が異常と判定されたとき、ドライバーにその旨を報知する。例えば、警報音を鳴らす、ランプを点滅させる、ナビゲーション装置のスクリーンに警告を表示するといった方法で報知する。
【００２９】
図３は、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定のフローチャートである。まず、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号およびリアデフロック信号に基づき、車両１０でＶＳＣ制御を実行可能な状態であるか否かを判定する（Ｓ１０）。具体的には、トランスファ２２がＬ４位置でなく、かつ後輪ディファレンシャル４６がロックされていない場合、ＶＳＣ制御の実施が許可され（Ｓ１０のＹ）、Ｓ１２に進む。トランスファ信号およびリアデフロック信号がそれ以外の状態を示す場合、ＶＳＣ制御の実施は許可されず（Ｓ１０のＮ）、このフローを終了する。
【００３０】
ＶＳＣ制御が許可された場合、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号に基づきトランスファがＨ４位置にあるか（Ｓ１２）、車速が低速であるか（例えば、７ｋｐｈ以上３０ｋｐｈ以下）（Ｓ１４）、およびアクセルペダル開度が所定値（例えば１５％）以上であるか（Ｓ１６）を判定する。Ｓ１２〜Ｓ１６のうち一つでも成立しない場合（Ｓ１２のＮ、Ｓ１４のＮ、Ｓ１６のＮ）、このフローを終了する。Ｓ１２〜Ｓ１６の全てが成立する場合（Ｓ１２のＹ、Ｓ１４のＹ、Ｓ１６のＹ）、推定ギヤ比演算部１０２は、エンジン回転数と駆動輪回転数から推定ギヤ比Ｒを演算する（Ｓ１８）。
【００３１】
推定ギヤ比演算部１０２は、Ｓ１８で算出した推定ギヤ比Ｒが、トランスファ２２がＬ４位置にあり、かつ変速機２０が一速または二速の場合のギヤ比と一致するか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００３２】
図４は、推定ギヤ比Ｒからトランスファ２２のギヤ位置を決定する様子を説明する図である。横軸はギヤ比を表す。斜線を付した領域７０（下限値Ｌ１Ｌｏ〜上限値Ｌ１Ｈｉ）は、トランスファ２２がＬ４かつ変速機２０が一速であるときのギヤ比を表し、同じく斜線を付した領域７２（下限値Ｌ２Ｌｏ〜上限値Ｌ２Ｈｉ）は、トランスファ２２がＬ４かつ変速機２０が二速であるときのギヤ比を表す。推定ギヤ比演算部１０２は、推定ギヤ比Ｒが図中の領域７０または７２のいずれかに入っていれば、トランスファ２２がＬ４位置にあると判定する。なお、各領域７０、７２の下限値と上限値の幅は、中心値に対して１〜２％程度の小さな幅にすることが好ましい。
【００３３】
図３に戻り、信号異常判定部１０４は、推定ギヤ比Ｒに基づきトランスファ２２がＬ４位置でないと判定した場合（Ｓ２０のＮ）、トランスファ信号との食い違いがないことから、トランスファ信号が正常であると判断する（Ｓ２８）。シャシーＥＣＵ１００は、車両状態を基に必要な安定化モーメントを算出し、各輪の目標スリップ率を演算し、これに応じてブレーキ油圧制御装置から各輪のホイールシリンダ圧を制御するＶＳＣ制御を実施する（Ｓ３０）。
【００３４】
Ｓ２０において、トランスファ２２がＬ４位置にあると判定した場合（Ｓ２０のＹ）、信号異常判定部１０４は、Ｓ１２〜Ｓ１６およびＳ２０の条件が、いずれも連続して二秒以上成立したか否かを判定する（Ｓ２２）。上述したように、例えば半クラッチの状態で加速された場合などに、推定ギヤ比Ｒが大きく演算されてトランスファ２２が実際にはＨ４位置にあるのにＬ４位置と判定されるおそれがある。そこで、Ｓ２２で、状態が連続二秒以上継続するという条件を追加することで、このような誤判定を避ける目的がある。いずれか一つでも二秒間成立しなかった場合（Ｓ２２のＮ）、トランスファ信号が正常であると判定する（Ｓ２８）。
【００３５】
Ｓ１２〜Ｓ１６およびＳ２０の条件がいずれも連続して二秒以上成立した場合（Ｓ２２のＹ）、トランスファ信号がＨ４を表しているにもかかわらず、エンジン回転数および駆動輪回転数からの推定によるとＬ４を表していることになる。したがって、この場合、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号が異常であると判定する（Ｓ２４）。これに応じて、シャシーＥＣＵ１００はＶＳＣ制御を禁止するとともに、故障報知部１０６はドライバーに対しトランスファ信号が異常であることを報知する（Ｓ２６）。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＣＵにおいてトランスファのギヤ位置をエンジン回転数および駆動輪回転数に基づき監視することで、トランスファ信号が正常であるかを判定できる。これにより、車両制御上重要な情報であるトランスファのギヤ位置を検知するトランスファ信号の信頼性を確保することができる。
【００３７】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３８】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るトランスファギヤ位置判定装置が搭載される車両の概略構成図である。
【図２】シャシーＥＣＵのうち、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定のフローチャートである。
【図４】推定ギヤ比Ｒからトランスファのギヤ位置を決定する様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 車両、 １２ 車輪、 １６ エンジン、 ２０ 変速機、 ２２ トランスファ、 ３４ 前輪プロペラシャフト、 ３６ 前輪ディファレンシャル、 ３８ 前輪ドライブシャフト、 ４４ 後輪プロペラシャフト、 ４６ 後輪ディファレンシャル、 ４８ 後輪ドライブシャフト、 ５２ エンジン回転数センサ、 ５４ 車輪回転数センサ、 ５６ アクセル開度センサ、 ５８ トランスファ検知センサ、 １００ シャシーＥＣＵ、 １０２ 推定ギヤ比演算部、 １０４ 信号異常判定部、 １０６ 故障報知部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファを備えた四輪駆動車においてトランスファのギヤ位置を判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動車には、常に四輪駆動で走行するフルタイム４ＷＤと、通常は二輪駆動であるが、悪路走行時などのために必要に応じて二輪駆動を四輪駆動に変更して走行するパートタイム４ＷＤとがある。パートタイム４ＷＤには、二輪駆動と四輪駆動の切換を行うトランスファが設けられている。トランスファの中には、四輪駆動時にさらなる駆動力を確保するために、高速ギヤと低速ギヤで変速することが可能なものがある。したがって、トランスファは副変速機と呼ばれることもある。
【０００３】
通常、トランスファにはギヤスイッチが設けられており、高速ギヤと低速ギヤのいずれにギヤが入っているかを検知して車両の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）に伝えている。
【０００４】
一般に、オートマチックトランスミッション車（以下、「ＡＴ車」という）であれば、ＥＣＵは、次式にしたがってトランスファのギヤ比Ｒｔを推定することで、トランスファのギヤが高速と低速のいずれにあるかを検出することができる。
Ｒｔ＝ＮＥ／（Ｒｇ×ＮＰ） （１）
ここで、ＮＥはエンジン回転数、ＮＰはプロペラシャフト回転数、Ｒｇは変速装置のギヤ比である。エンジン回転数ＮＥはエンジンに取り付けたセンサで検出でき、プロペラシャフト回転数ＮＰは駆動輪の車輪速から算出する。変速装置のギヤ比はＥＣＵで認識している。
【０００５】
これに対し、マニュアルトランスミッション車（以下、「ＭＴ車」という）の場合、エンジン回転数ＮＥとプロペラシャフト回転数ＮＰはセンサで検出できるが、ＥＣＵはクラッチ操作および変速装置のギヤ比が分からないので、式（１）を用いてトランスファのギヤ比Ｒｔを推定できない。したがって、上記方法ではトランスファが高速ギヤと低速ギヤのいずれにあるかを検出することができない。そこで、様々な手法が考案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、出力軸の回転数検出値に副変速機の低速位置でのギヤ比を乗算した値が、入力側の回転数検出値より小さいか否かを判定することにより、副変速機の切換位置を検出する手段を設けることなく副変速機が低速位置であるか高速位置であるかを検出することが開示されている。
【特許文献１】特開平８−９１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トランスファのギヤが高速か低速であるかは車両制御上、重要な情報であるので、トランスファのギヤが高速と低速のいずれであるかを表す信号については、その信号が正常か否かを常に監視し検証することが望ましい。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速機とトランスファとを備えた四輪駆動車において、トランスファのギヤ位置に関する信号が正常であるか否かを判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、トランスファギヤ位置判定装置である。この装置は、四輪駆動車に搭載され、変速機からの駆動力を前後輪に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有するトランスファと、前記トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発するトランスファ検知センサと、エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて前記変速機と前記トランスファとを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する推定ギヤ比演算部と、前記推定ギヤ比に基づき前記トランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置と前記トランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、前記トランスファ信号が異常であると判定する信号異常判定部と、を備える。
【００１０】
この態様によると、トランスファのギヤ位置をエンジン回転数および駆動輪回転数に基づき監視することで、トランスファ信号が正常であるか否かを検証することが可能になる。これにより、車両制御上重要な情報であるトランスファのギヤ位置を検知するトランスファ信号の信頼性を確保することができる。
【００１１】
前記信号異常判定部は、前記四輪駆動車の加速中に前記判定を実施してもよい。クラッチが踏まれていたり変速機がニュートラルにあるときに、エンジン回転数と駆動輪回転数から推定ギヤ比を演算すると、ギヤ比が高めに算出されてしまい、その結果トランスファのギヤが低速位置にあると誤判定されるおそれがある。そこで、通常は車両の加速中はクラッチを操作せずまた変速機がニュートラルにないという前提に基づき、加速中に限り上記判定を実行することで、トランスファのギヤ位置が誤判定されることを防止できる。
【００１２】
前記信号異常判定部は、前記判定条件が所定の時間以上継続したとき、前記信号が異常であると判定してもよい。例えば半クラッチ状態にあるまま車両を加速したときなどは、短時間の間、推定ギヤ比が高めに演算されてしまうので、所定時間同じ状態が継続したときに初めて判定をすることで、トランスファのギヤ位置の誤判定を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変速機とトランスファとを備えた四輪駆動車において、トランスファのギヤ位置に関する信号が正常であるか否かを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るトランスファギヤ位置判定装置が搭載される車両１０の概略構成図である。この車両は、ＦＲ（フロントエンジン、リヤドライブ）方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車であり、回転駆動源であるエンジン１６、駆動力を変速する変速機２０、変速機２０から出力された駆動力を減速するとともに、前輪１２ＦＲ、１２ＦＬと後輪１２ＲＲ、１２ＲＬとに駆動力を分配する役割を有するトランスファ２２を備える。トランスファ２２では、後輪駆動（「ＦＲ」と表記する）、四輪駆動低速ギヤ（「Ｌ４」と表記する）、および四輪駆動高速ギヤ（「Ｈ４」と表記する）を選択可能である。駆動方式およびギヤの切換は、運転席近傍に設けられたレバーまたはスイッチ等をドライバーが操作することで実行される。車両１０は、通常はＦＲで走行するが、路面が滑り易いときにはＨ４が選択され、ガレ場や急登等ではＬ４が選択される。
【００１５】
トランスファ２２により前輪プロペラシャフト３４と後輪プロペラシャフト４４とを直結した場合は四輪駆動になり、シャフトを分離した場合は後輪二輪駆動になる。シャフトの直結時、トランスファ２２により分配された前輪駆動力は、前輪プロペラシャフト３４、前輪ディファレンシャル３６、および前輪ドライブシャフト３８を経由して、左右の前輪１２ＦＲ、１２ＦＬに伝達される。トランスファ２２により分配された後輪駆動力は、同様に、後輪プロペラシャフト４４、後輪ディファレンシャル４６、および後輪ドライブシャフト４８を経由して、左右の後輪１２ＲＲ、１２ＲＬに伝達される。
【００１６】
トランスファ２２には、トランスファのギヤ位置、すなわち高速ギヤ（Ｈ４）か低速ギヤ（Ｌ４）かを検知するトランスファ検知センサ５８と、運転席近傍のレバーまたはスイッチからの信号に基づき高速ギヤと低速ギヤとを切り換えるモータ（図示せず）とが設けられている。トランスファ検知センサ５８は、トランスファ２２のギヤ位置を表すトランスファ信号をシャシーＥＣＵ１００に供給する。
【００１７】
車輪１２ＦＲ〜１２ＲＬの近傍には、各車輪の回転数を検出する車輪回転数センサ５４が取り付けられる。また、エンジン１６にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５２が設けられる。さらに、車室内にはドライバーのアクセルペダルの踏み具合を検出するアクセル開度センサ５６も設けられる。これら各センサの検出信号は、シャシーＥＣＵ１００に送られる。
【００１８】
後輪ディファレンシャル４６には、左右後輪のドライブシャフトが連結状態にあるか否かを表すディファレンシャルロック信号をシャシーＥＣＵ１００に供給するデフロックセンサ（図示せず）が配設される。
【００１９】
シャシーＥＣＵ１００は、トランスファのギヤ状態、エンジン出力、車速、車輪のスリップの有無等に基づき、図示しない制動システムに指令を与えて車両の安定性を向上させるＡＢＳ制御やＶＳＣ制御などを実行する。これらの制御方式は当業者には周知であるため、詳細な説明を省略する。
【００２０】
上述したように、トランスファのギヤ位置の情報は、ＶＳＣ制御の許可または禁止の判定に用いられるため、トランスファのギヤ位置情報がシャシーＥＣＵに誤って伝わってしまうと、車両の走行性能に与える影響が大きい。そこで、シャシーＥＣＵ１００は、以下に述べるような手順で、トランスファ検知センサ５８からの信号が正常か否かを常時監視している。
【００２１】
図２は、シャシーＥＣＵ１００のうち、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２２】
推定ギヤ比演算部１０２は、エンジン回転数ＮＥとプロペラシャフト回転数ＮＰを使用し、次式にしたがって、変速機２０およびトランスファ２２を合わせた減速比を表す車両１０の推定ギヤ比Ｒを算出する。
Ｒ＝ＮＥ／（ＮＰ×Ｒｆ） （２）
本実施形態では、プロペラシャフト回転数ＮＰは車輪回転数と同一であるので、駆動輪である後輪の車輪回転数センサ５４で検出された車輪回転数で代用する。また、Ｒｆはファイナルギヤ比を表す。ファイナルギヤ比とは後輪ディファレンシャル４６のギヤ比であり、固定値である。
【００２３】
なお、式（２）の計算は、車両１０が加速中であるときにのみ実行することが好ましい。車両１０はＭＴ車であるため、ドライバーがクラッチを操作している間や変速機がニュートラル位置にあるときに上記の推定をすると、エンジン回転数がプロペラシャフト回転数よりかなり高い状態になるため、トランスファが実際には高速ギヤ（Ｈ４）にあっても低速ギヤ（Ｌ４）と判定されてしまう可能性がある。車両が加速中であれば、クラッチが操作されていたり変速機がニュートラルにある可能性が低く、したがって推定ギヤ比Ｒを正確に算出できる。そこで、本実施形態では、アクセルペダル開度が所定値以上であるとき車両１０が加速中であると判定し、推定ギヤ比Ｒの演算を許可するようにしている。代替的に、エンジントルクの大きさに基づき車両が加速中か否かを判定してもよい。
【００２４】
推定ギヤ比演算部１０２は、算出した推定ギヤ比Ｒに基づき、トランスファ２２がＬ４位置にあるかを判定する。より具体的には、推定ギヤ比Ｒが予め定められたギヤ比の範囲内にあるか否かを判定する。
【００２５】
信号異常判定部１０４は、トランスファ検知センサ５８からシャシーＥＣＵ１００に送られたトランスファ信号が正常か異常かを判定する。具体的には、エンジン回転数および車輪回転数から算出した推定ギヤ比Ｒに基づき判定されたトランスファ２２のギヤ位置と、トランスファ信号で表されるギヤ位置とが一致するか否かによって、トランスファ信号の異常を判定する。
【００２６】
トランスファ検知センサ５８がＬ４またはＨ４のいずれかを表すトランスファ信号を送り続けたり、またはトランスファ検知センサ５８からシャシーＥＣＵ１００への信号線が断線したような場合、シャシーＥＣＵ１００は誤った情報にしたがって制御をすることになり、好ましくない。トランスファ検知センサ５８からのトランスファ信号に基づくトランスファ２２のギヤ位置と、シャシーＥＣＵ１００が独自に判定したトランスファ２２のギヤ位置との一致を確認することで、トランスファ信号の正確さを検証できる。
【００２７】
なお、本実施形態では、トランスファ２２がＬ４位置にあり変速機２０が一速または二速に位置しているときのみを判定の対象としている。しかしながら、変速機２０が三速以上であるとき、またはトランスファ２２がＨ４位置にあるときに上記判定を行ってもよい。
【００２８】
故障報知部１０６は、トランスファ信号が異常と判定されたとき、ドライバーにその旨を報知する。例えば、警報音を鳴らす、ランプを点滅させる、ナビゲーション装置のスクリーンに警告を表示するといった方法で報知する。
【００２９】
図３は、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定のフローチャートである。まず、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号およびリアデフロック信号に基づき、車両１０でＶＳＣ制御を実行可能な状態であるか否かを判定する（Ｓ１０）。具体的には、トランスファ２２がＬ４位置でなく、かつ後輪ディファレンシャル４６がロックされていない場合、ＶＳＣ制御の実施が許可され（Ｓ１０のＹ）、Ｓ１２に進む。トランスファ信号およびリアデフロック信号がそれ以外の状態を示す場合、ＶＳＣ制御の実施は許可されず（Ｓ１０のＮ）、このフローを終了する。
【００３０】
ＶＳＣ制御が許可された場合、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号に基づきトランスファがＨ４位置にあるか（Ｓ１２）、車速が低速であるか（例えば、７ｋｐｈ以上３０ｋｐｈ以下）（Ｓ１４）、およびアクセルペダル開度が所定値（例えば１５％）以上であるか（Ｓ１６）を判定する。Ｓ１２〜Ｓ１６のうち一つでも成立しない場合（Ｓ１２のＮ、Ｓ１４のＮ、Ｓ１６のＮ）、このフローを終了する。Ｓ１２〜Ｓ１６の全てが成立する場合（Ｓ１２のＹ、Ｓ１４のＹ、Ｓ１６のＹ）、推定ギヤ比演算部１０２は、エンジン回転数と駆動輪回転数から推定ギヤ比Ｒを演算する（Ｓ１８）。
【００３１】
推定ギヤ比演算部１０２は、Ｓ１８で算出した推定ギヤ比Ｒが、トランスファ２２がＬ４位置にあり、かつ変速機２０が一速または二速の場合のギヤ比と一致するか否かを判定する（Ｓ２０）。
【００３２】
図４は、推定ギヤ比Ｒからトランスファ２２のギヤ位置を決定する様子を説明する図である。横軸はギヤ比を表す。斜線を付した領域７０（下限値Ｌ１Ｌｏ〜上限値Ｌ１Ｈｉ）は、トランスファ２２がＬ４かつ変速機２０が一速であるときのギヤ比を表し、同じく斜線を付した領域７２（下限値Ｌ２Ｌｏ〜上限値Ｌ２Ｈｉ）は、トランスファ２２がＬ４かつ変速機２０が二速であるときのギヤ比を表す。推定ギヤ比演算部１０２は、推定ギヤ比Ｒが図中の領域７０または７２のいずれかに入っていれば、トランスファ２２がＬ４位置にあると判定する。なお、各領域７０、７２の下限値と上限値の幅は、中心値に対して１〜２％程度の小さな幅にすることが好ましい。
【００３３】
図３に戻り、信号異常判定部１０４は、推定ギヤ比Ｒに基づきトランスファ２２がＬ４位置でないと判定した場合（Ｓ２０のＮ）、トランスファ信号との食い違いがないことから、トランスファ信号が正常であると判断する（Ｓ２８）。シャシーＥＣＵ１００は、車両状態を基に必要な安定化モーメントを算出し、各輪の目標スリップ率を演算し、これに応じてブレーキ油圧制御装置から各輪のホイールシリンダ圧を制御するＶＳＣ制御を実施する（Ｓ３０）。
【００３４】
Ｓ２０において、トランスファ２２がＬ４位置にあると判定した場合（Ｓ２０のＹ）、信号異常判定部１０４は、Ｓ１２〜Ｓ１６およびＳ２０の条件が、いずれも連続して二秒以上成立したか否かを判定する（Ｓ２２）。上述したように、例えば半クラッチの状態で加速された場合などに、推定ギヤ比Ｒが大きく演算されてトランスファ２２が実際にはＨ４位置にあるのにＬ４位置と判定されるおそれがある。そこで、Ｓ２２で、状態が連続二秒以上継続するという条件を追加することで、このような誤判定を避ける目的がある。いずれか一つでも二秒間成立しなかった場合（Ｓ２２のＮ）、トランスファ信号が正常であると判定する（Ｓ２８）。
【００３５】
Ｓ１２〜Ｓ１６およびＳ２０の条件がいずれも連続して二秒以上成立した場合（Ｓ２２のＹ）、トランスファ信号がＨ４を表しているにもかかわらず、エンジン回転数および駆動輪回転数からの推定によるとＬ４を表していることになる。したがって、この場合、信号異常判定部１０４は、トランスファ信号が異常であると判定する（Ｓ２４）。これに応じて、シャシーＥＣＵ１００はＶＳＣ制御を禁止するとともに、故障報知部１０６はドライバーに対しトランスファ信号が異常であることを報知する（Ｓ２６）。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＣＵにおいてトランスファのギヤ位置をエンジン回転数および駆動輪回転数に基づき監視することで、トランスファ信号が正常であるかを判定できる。これにより、車両制御上重要な情報であるトランスファのギヤ位置を検知するトランスファ信号の信頼性を確保することができる。
【００３７】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３８】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るトランスファギヤ位置判定装置が搭載される車両の概略構成図である。
【図２】シャシーＥＣＵのうち、本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るトランスファギヤ位置判定のフローチャートである。
【図４】推定ギヤ比Ｒからトランスファのギヤ位置を決定する様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 車両、 １２ 車輪、 １６ エンジン、 ２０ 変速機、 ２２ トランスファ、 ３４ 前輪プロペラシャフト、 ３６ 前輪ディファレンシャル、 ３８ 前輪ドライブシャフト、 ４４ 後輪プロペラシャフト、 ４６ 後輪ディファレンシャル、 ４８ 後輪ドライブシャフト、 ５２ エンジン回転数センサ、 ５４ 車輪回転数センサ、 ５６ アクセル開度センサ、 ５８ トランスファ検知センサ、 １００ シャシーＥＣＵ、 １０２ 推定ギヤ比演算部、 １０４ 信号異常判定部、 １０６ 故障報知部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四輪駆動車に搭載され、変速機からの駆動力を前後輪に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有するトランスファと、
前記トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発するトランスファ検知センサと、
エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて前記変速機と前記トランスファとを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する推定ギヤ比演算部と、
前記推定ギヤ比に基づき前記トランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置と前記トランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、前記トランスファ信号が異常であると判定する信号異常判定部と、
を備えることを特徴とするトランスファギヤ位置判定装置。
【請求項２】
前記信号異常判定部は、前記四輪駆動車の加速中に前記判定を実施することを特徴とする請求項１に記載のトランスファギヤ位置判定装置。
【請求項３】
前記信号異常判定部は、前記判定の条件が所定の時間以上継続したとき、前記信号が異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載のトランスファギヤ位置判定装置。
【請求項１】
四輪駆動車に搭載され、変速機からの駆動力を前後輪に分配するとともに高速ギヤ位置と低速ギヤ位置とを切り換える機能を有するトランスファと、
前記トランスファのギヤ位置を表すトランスファ信号を発するトランスファ検知センサと、
エンジン回転数および駆動輪回転数を用いて前記変速機と前記トランスファとを合わせた減速比を表す推定ギヤ比を演算する推定ギヤ比演算部と、
前記推定ギヤ比に基づき前記トランスファのギヤ位置を判定し、判定されたギヤ位置と前記トランスファ信号で表されるギヤ位置とが相違する場合、前記トランスファ信号が異常であると判定する信号異常判定部と、
を備えることを特徴とするトランスファギヤ位置判定装置。
【請求項２】
前記信号異常判定部は、前記四輪駆動車の加速中に前記判定を実施することを特徴とする請求項１に記載のトランスファギヤ位置判定装置。
【請求項３】
前記信号異常判定部は、前記判定の条件が所定の時間以上継続したとき、前記信号が異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載のトランスファギヤ位置判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１１９０（Ｐ２００９−１１９０Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５０７５（Ｐ２００７−１６５０７５）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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