CN101070068A - 车辆转向控制装置 - Google Patents

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Abstract

车辆转向控制装置具有调整左右车轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制机构(15)。该装置包括的最大横摆动量值计算单元(43)具有用于估算作为外侧车轮与路面之间的附着摩擦力的外侧车轮抓附力及作为内侧车轮与路面之间的附着摩擦力的内侧车轮抓附力的单元(44)，及用于计算表示使由驱动扭矩控制机构(15)进行的驱动扭矩调整量不超过所述抓附力的驱动扭矩调整量的扭矩调整限制值的单元(45)。最大横摆动量值计算单元(43)设定表示可能的横摆动量的最大横摆动量值，该值是如果与由扭矩调整限制值计算单元(45)计算的扭矩调整限制值一起调整驱动扭矩而估算的值。

Description

车辆转向控制装置
技术领域
本发明涉及一种对内侧车轮和外侧车轮之间的驱动扭矩进行调整的车辆的转向控制装置。
背景技术
通过在转向操作时获得车辆稳定性，人们已为改进车辆安全性而开发了诸多技术。例如，下文中的相关文件1公开了如何通过控制左右车轮之间的驱动扭矩差而产生车辆的基于车辆横摆率的横摆动量以控制车辆运动的技术。
[相关文件1]H09-86378日本公开公报
然而，在实际中，即使左右车轮之间的驱动扭矩差发生变化，也难以在车辆中产生横摆动量，因为牵引或制动力(即车轮与路面之间的附着摩擦力)的能力有限。这种能力也被称为抓附力。
尤其是，通过相关文件1中的防止转向过度的技术，驱动扭矩可能增加到超过内侧车轮的抓附力。在这种情况下，由于内侧车轮打滑，车辆难以保持直行，而且，虽然为防止转向过度而对左右车轮之间的驱动扭矩差进行调整，但车辆转向过度的程度还是会增加。
发明内容
本发明正是考虑到这样的情形而开发的技术，因此本发明的目标是提供一种用于提高车辆转向能力和可操作性的车辆转向控制装置。
为了达到该目的，根据本发明的一个方面提供一种车辆转向控制装置，该车辆转向控制装置包括：
用于计算必需横摆动量值的单元(62)，该必需横摆动量值表示所述车辆转向所需要的横摆动量；
用于计算最大横摆动量值的单元(43)，该最大横摆动量值表示由于所述左轮与右轮的驱动扭矩的调节由所述驱动扭矩控制机构(15)产生的最大横摆动量；
用于按以下的方式设定表示目标横摆动量的目标横摆动量值的单元(46)，该方式为如果所述必需横摆动量值未超过所述最大横摆动量值，则所述必需横摆动量值被直接地设定为所述目标横摆动量值，如果所述必需横摆动量值大于所述最大横摆动量值，则所述必需横摆动量值被限定在所述最大横摆动量值以做为所述目标横摆动量值；和
驱动扭矩控制器(31)，该驱动扭矩控制器(31)用于控制所述驱动扭矩控制机构(15)以产生对应于所述目标横摆动量值的横摆动量；
所述最大横摆动量值计算单元(43)包括：
用于估算外侧车轮抓附力与内侧车轮抓附力的单元(44)，其中所述外侧车轮抓附力作为所述外侧车轮与路面之间的附着摩擦能力，所述内侧车轮抓附力作为所述内侧车轮与路面之间的附着摩擦能力，和
用于计算扭矩调整限制值的单元(45)，该扭矩调整限制值表示所述驱动扭矩控制机构(15)的对所述左轮与所述右轮的驱动扭矩调整量以使得所述调整量不超过所述外侧车轮抓附力与所述内侧车轮抓附力，
所述最大横摆动量值计算单元(43)设定表示可能的横摆动量的最大横摆动量值，所述可能的横摆动量为如果所述外侧车轮和所述内侧车轮的驱动扭矩由所述驱动扭矩控制器(31)使用由所述扭矩调整限制值计算单元(45)计算的扭矩调整限制值来调整而估算的。
根据本发明，可以通过以内侧车轮的驱动扭矩不超过其抓附力以及外侧车轮的驱动扭矩不超过其抓附力这样的方式产生合适的横摆动量以及通过避免车轮打滑提高车辆的转向能力和可操作性。
此外，可以通过产生对应于制动横摆动量值的横摆动量提高车辆的转向能力和可操作性，该制动横摆动量值表示必需横摆动量值中超出最大动横摆动量值的数量。
此外，通过根据所检测的横向加速度的增量降低内侧车轮的扭矩调整限制值，可以避免由于输入内侧车轮的超量驱动扭矩导致内侧车轮打滑。因此，实现对转向过度的抑制。
此外，如果车辆加速，通过根据所检测的纵向加速度的增量降低内侧车轮的扭矩调整限制值，避免由于超量驱动扭矩传递到内侧车轮而导致内侧车轮打滑，可以抑制转向过度。
此外，如果车辆减速，通过根据纵向加速度绝对值的增量增加内侧车轮的扭矩调整限制值，可以抑制转向过度并避免最大横摆动量值过度降低。因此，充分实现对转向过度的抑制。
此外，通过设定扭矩调整限制值而使基本驱动扭矩值和驱动扭矩调整量的和不超过抓附力，可以精确地避免内侧车轮打滑。因此，可以精确地抑制转向过度。
附图说明
下文将结合附图介绍本发明的特性及其其它的目标和优点，所有附图中相同的参考字符表示相同或相似的部分，其中：
图1是示意性地显示本发明的实施例的总体结构的框图；
图2是示意性地显示本发明的实施例的横摆动量调整图的曲线图；
图3是示意性地显示本发明的实施例中的控制方式的框图；
图4是显示本发明的实施例中转向过度或转向不足的车辆运动的示意图；
图5是显示本发明的实施例中转向过度的车辆运动的示意图；
图6是示意性地显示本发明的实施例中的控制的流程图；以及
图7是示意性地显示本发明的实施例的横摆动量调整图的应用方式的曲线图。
具体实施方式
下文将参考附图对本发明的实施例进行介绍。
如图1所示，发动机2安装在车辆1上。从发动机2输出的扭矩经由变速箱3和中间齿轮机构4传递至中心差速器5。中心差速器5具有将在下文中介绍的前后车轮限制机构19。
从中心差速器5输出的扭矩经由前差速器6和各个轴7L和7R分别传递至右前轮8R和左前轮8L。从中心差速器5输出的扭矩经由前准双曲面齿轮机构9、推进轴10、后准双曲面齿轮机构11、后差速器12和各个轴13R和13L分别传递至右后轮14R和左后轮14L。后差速器12具有将在下文中介绍的左右车轮限制机构(驱动扭矩控制机构)15。
所谓的扭矩传感式差速器的前差速器6可相应于从发动机2输入的扭矩机械地限制左右车轮8R和8L之间的转速差。
中心差速器5具有差速小齿轮5A和5B，以及分别与小齿轮5A和5B啮合的侧齿轮5C与5D。从差速小齿轮5A和5B输入的扭矩传递至后轮14。此外，中心差速器5允许前轮8以与后轮14不同的转速转动，因此可确保车辆的转向能力。
中心差速器5还具有前后轮限制机构19，该前后轮限制机构19能够改变前轮8和后轮14之间转速差的限制程度，而且能够将从发动机2输出的扭矩可变地分配给各个前轮8和后轮14。
前后轮限制机构19为液压式多盘片离合器，可根据从驱动油压单元(未示出)输入的可变油压改变前轮8和后轮14之间转速差的限制程度。因此，分配后的扭矩可变地输入至前轮8和后轮14。
从驱动油压单元输出至前后轮限制机构19的油压受中心差速器控制器32的控制，将在下文中介绍。
如上所述，根据前后轮限制机构19，可以通过限制前轮8和后轮14之间的转速差提高车辆1的牵引力，也可以通过不限制前轮8和后轮14之间的转速差提高车辆1的转向能力。
各个后轮14R和14L均连接至后差速器12，后差速器12包括用于改变传递至各个后轮14R和14L的驱动扭矩差的左右车轮限制机构15。
左后轮14L上装有左后轮转速传感器14L(检测外侧车轮转速的装置或检测内侧车轮转速的装置)。右后轮14R上装有右后轮转速传感器14R(检测外侧车轮转速的装置或检测内侧车轮转速的装置)。
如图4所示，在本实施例中，假设左后轮14L为内侧车轮，右后轮14R为外侧车轮，因为车辆1以左转弯为主。
后差速器12具有外壳12A。围绕外壳12A形成差速器侧面伞齿轮16，外壳12A内装有行星齿轮机构12B。行星齿轮机构12B用于容许各个后轮14R和14L之间的转速差。
即，行星齿轮机构12B能将从发动机2经由推动轴12和小齿轮10A输入至差速器侧面伞齿轮16的驱动扭矩传递至各个后轮14R和14L，同时不限制右后轮14R和左后轮14L之间的转速差。
左右车轮限制机构15包括转速改变机构15A和可以改变其输出扭矩的扭矩传递机构15B。左右车轮限制机构15用于根据来自ECU(电子控制单元)40的信号相应于车辆1的驱动状况改变右轮14R和左轮14L之间的扭矩差。
转速改变机构15A改变左后轮14L的转速并将扭矩输出至扭矩传递机构15B。
扭矩传递机构15B为湿式多盘片离合器，可根据从驱动油压单元输入的油压调整输出扭矩。
如上所述，通过用转速改变机构15A改变右后轮14R的转速和用扭矩传递机构15B调整输出扭矩的技术，可以单独改变分配至各个车轮14R和14L的扭矩。因此输入至车轮14R和14L之一的扭矩的升高或降低可通过降低或升高另一侧车轮的驱动扭矩来实现。
由于行星齿轮机构12B、转速改变机构15A和扭矩传递机构15B是已知的机构，因此在本实施例中省略对这些技术的描述。
从驱动油压单元输入至左右车轮限制机构15的油压由后差速器控制器31控制。后差速器控制器31及其控制将在下文中介绍。
驱动油压单元(未示出)包括图中未示出的油池、压缩油池中的油的电动泵和用于检测由电动泵压缩造成的油压的压力传感器。驱动油压单元还包括用于调整由电动泵产生的油池中油压的电磁控制阀和用于选择性地从左右车轮限制机构15的油室(未示出)或前后车轮限制机构19的另一个油室(未示出)提供油压的压力导向阀。
后差速器控制器31为电控单元，包括未示出的接口，存储器和CPU。后差速器控制器31用于通过油压单元按以下方式调节后车轮14R和14L各自的驱动扭矩，即控制器31向驱动油压单元发送扭矩分配信号，该信号指示对应于后轮14R和14L之间的驱动扭矩差的油压及油压的目的地，然后控制器31促动油压单元以控制向左右车轮限制机构15提供的油压。
例如，如图4所示，当车辆1左转然后前行时，后差速器控制器31控制驱动油压单元，使油压从驱动油压单元输入到后差速器12的左右车轮限制机构15。
当传递至左后轮(内侧车轮)14L的驱动扭矩降低时，相应地，左后轮14L的驱动扭矩降低，且右后轮14R的转速升高。
因此，可以避免由于产生逆时针(左转)方向上的横摆动量而发生转向不足。
另一方面，当传递至左后轮14L的驱动扭矩升高时，相应地，右后轮14R的驱动扭矩下降，且右后轮14R的转速降低。
因此，可以避免由于产生顺时针(右转)方向上的横摆动量而发生转向过度。
当横摆动量的方向为逆时针(左转)时，横摆动量的值为正值。同理，当横摆动量的方向为顺时针(右转)时，横摆动量的值为负值。
作为电控单元的中心差速器控制器32将作为对应于前轮8和后轮14之间的目标转速差的信号的前后差信号传递至驱动油压单元，使中心差速器控制器控制对于前轮8和后轮14之间的转速差的限制程度。驱动油压单元改变输入至中心差速器5处的前后轮限制机构19的油压。
每个车轮8R、8L、14R及14L分别配备制动器21R、21L、22R及22L。制动器21R、21L、22R及22L连接至分别向制动器21R、21L、22R及22L提供油压的制动油压单元(未示出)。
此外，车辆1配备制动控制器33。制动控制器33为包括未示出的接口、存储器及CPU的电控单元。
制动控制器向制动油压单元传递作为与分别在制动器21R、21L、22R、22L中升高或降低的目标制动油压对应的信号的制动压力信号，以使制动油压单元改变输入到每个制动器21R、21L、22R、22L中的油压。
制动油压单元包括用于制动油压系统的电动泵及电磁控制阀，并且单元根据来自制动控制器的命令向各个制动器21R、21L、22R、22L输入油压。
如上所述，每一个后差速器控制器(驱动扭矩控制器)31、中心差速器控制器及制动控制器分别受ECU 40的控制。
车辆1具有未示出的各种传感器，诸如转向角传感器、纵向G传感器、横向G传感器、横摆率传感器、车轮转速传感器及车辆行驶速度传感器。
转向角传感器检测司机操控的转向车轮(未示出)的角度δsw。
纵向G传感器检测车辆1在纵向上的加速度Gx。横向G传感器检测车辆1在横向上的加速度。
横摆率传感器检测车辆1在转动方向上的加速度(即横摆率)。
车辆1配备ECU 40。ECU 40为电控单元，包括未示出的接口、存储器及CPU，车轮转速传感器、转向角传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器及横摆率传感器的检测结果被输入至其中。
ECU 40包括存储在存储器(未示出)中的各种单元文件，诸如目标横摆率计算器(目标横摆率计算单元)41、必需横摆动量值计算器(必需横摆动量值计算单元)42、最大横摆动量值计算器(最大横摆动量值计算单元)43、目标横摆动量值计算器(目标横摆动量值计算单元)46、左右车轮驱动扭矩调整器(左右车轮驱动扭矩的调整单元)47、制动横摆动量值计算器(制动横摆动量值计算单元)48及制动力调整器(制动力调整单元)49。
在最大横摆动量值计算器43中，作为子单元包括车轮抓附力估算器(车轮抓附力估算单元)44和扭矩调整限制值计算器(扭矩调整限制值计算单元)45。
在ECU 40的存储器中存储由左右车轮驱动扭矩调整器47和制动力调整器49使用的扭矩差图(未示出)和横摆动量调整图50。
目标横摆率计算器41根据由转向角传感器检测的车轮转向角δsw及由车辆行驶速度传感器检测的车速VB计算理论目标横摆率γT。在本实施例中，当转向车轮被用于使车辆1向左转时的操作方向被定义为正方向。当转向车轮被用于使车辆1向右转时的操作方向被定义为负方向。此外，逆时针方向的横摆率被定义为正值，顺时针方向的横摆率被定义为负值。
必需横摆动量值计算器42通过以实际横摆率γR为基础执行反馈控制，即通过调整由目标横摆率计算器41参考由横摆率传感器检测的实际横摆率γR得到的目标横摆率γT计算指示车辆1转向所需的横摆动量的必需横摆动量值YMADD。逆时针方向的横摆动量被定义为正值，顺时针方向的横摆动量被定义为负值。
在本实施例中，在左转过程中如果实际横摆率γR大于目标横摆率γT或者在右转过程中如果实际横摆率γR小于目标横摆率γT则发生“转向过度”，因为车辆1的实际运动在横摆方向上的运动超过了司机的意图。在左转过程中如果实际横摆率γR小于目标横摆率γT或者在右转过程中如果实际横摆率γR大于目标横摆率γT则发生转向不足，因为车辆1的实际运动在横摆方向上超过了司机的意图。
最大横摆动量值计算器43计算作为最大横摆动量值的横摆动量限制值，该横摆动量通过由左右车轮限制机构15执行的对内侧车轮及外侧车轮的驱动扭矩的调整而产生。最大横摆动量值计算器43包括车轮抓附力估算器44和扭矩调整限制值计算器45。
车轮抓附力估算器44根据由纵向加速度传感器检测的纵向加速度Gx及由横向加速度传感器检测的横向加速度GY估算作为外侧车轮与路面之间的附着摩擦力的外侧车轮抓附力GROUT及作为内侧车轮与路面之间的附着摩擦力的内侧车轮抓附力GRIN。
在本实施例中，当车辆1向前加速时，纵向加速度Gx被定义为正值。当车辆1向后减速时，纵向加速度Gx被定义为负值。当车辆1左转时，横向加速度GY被定义为正值。当车辆1右转时，横向加速度GY被定义为负值。
内侧车轮抓附力GRIN与外侧车轮抓附力GROUT基于车辆1的各种因素获得，诸如重量、重量分布、重心高度、轴距、胎面、车辆前后侧抗摇摆的刚度分布、前后侧的摇摆中心的高度及车轮8R、8L、14R、14L与路面之间的摩擦系数。
即，随着横向加速度GY的绝对值的升高，车辆1的重量在横向上的运动增加。因此，随着横向加速度GY的绝对值的升高，外侧车轮抓附力GROUT升高而内侧车轮抓附力GRIN降低。
此外，当车辆1加速时，随着纵向加速度Gx的绝对值的升高，由于车辆1的重心在纵向上的运动，后轮14L和14R的载荷增加。因此，在这种情况下，随着纵向加速度Gx的绝对值的升高，外侧车轮抓附力GROUT与内侧车轮抓附力GRIN均增加。
当车辆1减速时，随着纵向加速度Gx的绝对值的升高，由于车辆1的重心在纵向上的运动，后轮14L和14R的载荷减小。因此，在这种情况下，随着纵向加速度Gx的绝对值的升高，外侧车轮抓附力GROUT与内侧车轮抓附力GRIN均降低。
扭矩调整限制值计算器45计算扭矩调整限制值TMAX，该值表示使左后轮14L与右后轮14R的驱动扭矩调整量不超过外侧车轮抓附力GROUT与内侧车轮抓附力GRIN的驱动扭矩调整量。在本实施例中，用于产生车辆1在逆时针方向上的横摆动量的驱动扭矩的调整量定义为正值。而用于产生车辆1在顺时针方向上的横摆动量的驱动扭矩的调整量定义为负值。
换句话说，当负的驱动扭矩输入至左后轮14L而正的驱动扭矩输入至右后轮14R时，驱动扭矩的调整量为正值。而当正的驱动扭矩输入至左后轮14L而负的驱动扭矩输入至右后轮14R时，驱动扭矩的调整量为负值。或者，也可以不采用扭矩调整限制值TMAX，而是分别采用内侧车轮的内侧车轮扭矩调整限制值TIN-MAX和外侧车轮的外侧车轮扭矩调整限制值TOUT-MAX。
此外，最大横摆动量值计算器43估算最大横摆动量值YMAYC-MAX，该值表示如果相应于由扭矩调整限制值计算器45得到的扭矩调整限制值TMAX对内侧车轮及外侧车轮的驱动扭矩进行调整将在车辆1中产生的可能的横摆动量。而且，最大横摆动量值计算器43相对于纵向加速度Gx在横摆动量调整图50上设定最大横摆动量值YMAYC-MAX。横摆动量调整图50将在下文中介绍。
目标横摆动量值计算器46按照如下方式设定表示目标横摆动量的目标横摆动量值YMAYC，即如果必需横摆动量值YMADD等于或大于最大负横摆动量值YMAYC-MAX-R且必需横摆动量值YMADD等于或小于最大正横摆动量值YMAYC-MAX-L，即下面的方程式(1)成立，则必需横摆动量值γMADD直接被设定为目标横摆动量值YMAYC。
YMAYC-MAX-R≤YMADD≤YMAYC-MAX-L    (1)
如果必需横摆动量值YMADD大于最大正横摆动量值YMAYC-MAX-L，即下面的方程式(2)成立，则目标横摆动量值计算器46通过将必需横摆动量值YMADD限定(clipping)在最大正横摆动量值YMAYC-MAX-L上来设定目标横摆动量值YMAYC。
YMADD＞YMAYC-MAX-L    (2)
如果必需横摆动量值YMADD小于最大负横摆动量值YMAYC-MAX-R，即下面的方程式(3)成立，则目标横摆动量值计算器46通过将必需横摆动量值YMADD限定在最大负横摆动量值YMAYC-MAX-R上来设定目标横摆动量值YMAYC。
YMADD＜YMAYC-MAX-R    (3)
目标横摆动量值计算器46对设定目标横摆动量值YMAYC的控制称为“限制控制”。
如图2所示，在横摆动量调整图50上，必需横摆动量值YMADD定义为垂直轴，而横向加速度GY定义为水平轴。
在横摆动量调整图50上，最大横摆动量值YMAYC-MAX由车轮抓附力估算器44定义为对应于各自的纵向加速度Gx的特征线LL1-LL5及LR1-LR5。纵向加速度Gx与特征线LL1-LL5及LR1-LR5之间的关系如下所示：
±LL1，LR1：Gx＝-2a[G]
±LL2，LR2：Gx＝-a[G]
±LL3，LR3：Gx＝0[G]
±LL4，LR4：Gx＝+a[G]
±LL5，LR5：Gx＝+2a[G]
横摆动量调整图50包括四个区域，即左转加强区50LUS、左转减弱区50LOS、右转减弱区50ROS和右转加强区50RUS。在以下描述中，正(＞0)及负(＜0)代表车辆1的横摆动量的方向。
左转加强区50LUS用于设定逆时针方向的目标横摆动量值YMAYC(＞0)和逆时针方向的制动横摆动量YMASC(＞0)，以产生车辆1在左转且转向不足时的必需横摆动量值YMADD(＞0)。
左转减弱区50LOS用于设定顺时针方向的目标横摆动量值YMAYC(＜0)和顺时针方向的制动横摆动量YMASC(＜0)，以产生车辆1在左转且转向过度时的必需横摆动量值YMADD(＜0)。
右转减弱区50ROS用于设定逆时针方向的目标横摆动量值YMAYC(＞0)和逆时针方向的制动横摆动量YMASC(＞0)，以产生车辆1在右转且转向过度的横摆动量值YMADD(＞0)。右转加强区50RUS用于设定顺时针方向的目标横摆动量值YMAYC(＜0)顺时针方向的制动横摆动量YMASC(＜0)，以产生车辆1在右转且转向不足时的必需横摆动量值YMADD(＜0)。
横摆动量调整图50的一个应用实例将在后文中结合图7介绍。
左右车轮驱动扭矩调整器47控制左右车轮限制机构15，以产生对应于由目标横摆动量值计算器46设定的目标横摆动量值YMAYC的横摆动量。
制动横摆动量值计算器48将必需横摆动量值YMADD中超出最大横摆动量值YMAYC-MAX的超出量设定为制动横摆动量值YMASC。
即，如果必需横摆动量值YMADD中的超出量大于逆时针方向的最大横摆动量值YMAYC-MAX-L(＞0)(即下式(4)成立)，则制动横摆动量值计算器48将必需横摆动量值YMADD中的超出量设定为逆时针方向的制动横摆动量YMASC(＞0)。
YMADD＞YMAYC-MAX-L    (4)
反之，如果必需横摆动量值YMADD中的超出量小于顺时针方向的最大横摆动量值YMAYC-MAX-R(＜0)(即下式(5)成立)，则制动横摆动量值计算器48将必需横摆动量值YMADD的不足量设定为顺时针方向的制动横摆动量YMASC(＜<0)。
YMADD＜YMAYC-MAX-R    (5)
在本实施例中，制动横摆动量值计算器48可以根据代替公式(5)和(6)的横摆动量调整图50管理计算制动横摆动量YMASC的过程。
下面予以详解，在横摆动量调整图50上，最大横摆动量值YMAYC-MAX如图所示由图2中的直线LL1-LL5及LR1-LR5定义。必需横摆动量值YMADD中超出最大横摆动量值YMAYC-MAX(即超出直线LL1-LL5及LR1-LR5)的超出量为制动横摆动量值YMASC。
换言之，制动横摆动量值计算器48以读取横摆动量调整图50中必需横摆动量值YMADD中超出最大横摆动量值YMAYC-MAX(直线LL1-LL5及LR1-LR5)的超出量的方式获得制动横摆动量YMASC。
制动力调整器49向制动控制器33发送表示车辆1配备的车轮8R、8L、14R、14L的每一个制动力的指令，以产生对应于由制动横摆动量值计算器48设定的制动横摆动量YMASC的横摆动量。制动横摆动量YMASC与车轮8R、8L、14R、14L的制动力之间的关系存储在ECU40的存储器中。
下文结合图3所示的框图介绍本发明的实施例的原理。
首先，必需横摆动量值计算器42计算必需横摆动量值YMADD(见图3中的S11)，然后目标横摆动量值计算器46获得目标横摆动量值YMAYC，该值表示必需横摆动量值YMADD中应由左右车轮限制机构15产生的横摆动量的数量(见图3中的S12)。进一步，制动横摆动量值计算器48计算表示必需横摆动量值YMADD中超出目标横摆动量值YMAYC的过载量的制动横摆动量YMASC(见图3中的S13)。
然后，左右车轮驱动扭矩调整器47控制左右车轮限制机构15，以产生对应于由目标横摆动量值计算器46设定的目标横摆动量值YMAYC的横摆动量(见图3中的S14)。进一步，制动力调整器49分别控制车轮8R、8L、14L及14R的制动力以产生对应于制动横摆动量YMASC的横摆动量(见图3中的S15)。因此，可以在转向的车辆1中产生适当的横摆动量。
以下将介绍本发明的该实施例的操作及效果，假设车辆1如图4所示前行并左转。
在图6的步骤S21中，ECU 40从纵向加速度传感器中读取纵向加速度GX，从横向加速度传感器中读取横向加速度GY，从转向角度传感器中读取转向车轮的角度δsw。此外，ECU40从车辆行驶速度传感器中读取车速VB，从横摆率传感器中读取横摆率γR。
然后，目标横摆率计算器41根据由转向角传感器检测的转向角δsw及由车辆行驶速度传感器检测的车速VB计算目标横摆率γT(步骤S22)。接着，必需横摆动量值计算器42根据由目标横摆率计算器41获得的目标横摆率γT及由横摆率传感器检测的实际横摆率γR计算必需横摆动量值YMADD(步骤S23)。
然后，车轮抓附力估算器44根据由纵向G传感器检测的纵向加速度Gx及由横向G传感器检测的横向加速度GY估算作为外侧车轮与路面之间的附着摩擦力的外侧车轮抓附力GROUT及作为内侧车轮与路面之间的附着摩擦力的内侧车轮抓附力GRIN(步骤S24)。
接着，扭矩调整限制值计算器45计算扭矩调整限制值TMAX，该值表示使左后轮14L与右后轮14R的驱动扭矩调整量不超过外侧车轮抓附力GROUT与内侧车轮抓附力GRIN的驱动扭矩调整量(步骤S25)。
在图6的步骤S26中，最大横摆动量值计算器43估算最大横摆动量值YMAYC-MAX，该值表示如果相应于扭矩调整限制值TMAX对内侧车轮及外侧车轮的驱动扭矩进行调整而在车辆1中产生的可能的横摆动量。
然后，目标横摆动量值计算器46按照如下方式设定目标横摆动量值YMAYC，即如果必需横摆动量值YMADD未超出最大横摆动量值YMAYC-MAX，则必需横摆动量值YMADD被直接设定为目标横摆动量值YMAYC。反之，如果必需横摆动量值YMADD超出最大横摆动量值YMAYC-MAX，则目标横摆动量值计算器46通过将必需横摆动量值YMADD限定在最大横摆动量值YMAYC-MAX上来设定目标横摆动量值YMAYC(步骤S27)。
接着，必需横摆动量值YMADD中的超出最大横摆动量值YMAYC-MAX的超出量被设定为制动横摆动量值YMASC(步骤S28)。换言之，如果车辆1左转且转向不足，则制动横摆动量值计算器48设定逆时针方向的制动横摆动量值YMASC(＞0)以抑制转向不足。反之，如果车辆1左转且转向过度，则制动横摆动量值计算器48设定顺时针方向的制动横摆动量YMASC(＜0)以抑制转向过度。
然后，左右车轮驱动扭矩调整器47控制左右车轮限制机构15，以通过向后差速器控制器31发送表示左后轮14L与右后轮14R之间的扭矩差的指令产生对应于目标横摆动量值YMAYC的横摆动量(步骤S29)。
接着，制动力调整器49向制动控制器33发送表示车轮8R、8L、14R、14L的每一个制动力的指令，以产生对应于制动横摆动量YMASC的横摆动量(步骤S30)。
下文结合图4及图5介绍扭矩调整限制值计算器45如何设定扭矩调整限制值TMAX。
如图4及图5所示，当车辆1左转时，左后轮14L的抓附力即内侧车轮的抓附力GRIN可示意性地显示为摩擦圆FCin此外，右后轮14R的抓附力即外侧车轮的抓附力GROUT可示意性地显示为摩擦圆FCout。而且，在内侧车轮14L上，驱动扭矩(正驱动扭矩)和制动力(负驱动扭矩)分别由箭头Fin-D和Fin-B表示。同理，在外侧轮14R上，驱动扭矩(正驱动扭矩)和制动力(负驱动扭矩)分别由箭头Fout-D和Fout-B表示。
如果箭头Fin-D或Fin-B延伸至摩擦圆FCin之外，则说明输入至内侧车轮14L的驱动扭矩或制动力超出内侧车轮的抓附力GRIN。同理，如果箭头Fout-D或Fout-B延伸至摩擦圆FCout之外，则说明输入至外侧车轮14R的驱动扭矩或制动力超出外侧车轮的抓附力GROUT。
换言之，如果箭头Fin-D或Fin-B延伸至摩擦圆FCin之外，内侧车轮14L就会打滑。同理，如果箭头Fout-D或Fout-B延伸至摩擦圆FCout之外，外侧车轮14R就会打滑。
应用诸如相关技术的说明中介绍的先有技术，不可能适当地产生横摆动量，因为这些技术中未考虑如本发明的图4中所示的摩擦圆FCin与FCout的概念。
然而，在本发明的实施例中，即使由左右车轮限制机构15执行横摆动量控制，也可以避免内侧车轮14L与外侧车轮14R打滑，因为内侧车轮14L与外侧车轮14R的驱动扭矩由扭矩调整限制值计算器45分别设定在摩擦圆FCin与FCout内。
这一点在图5中得到更清楚的解释。当车辆1加速且转向过度时，驱动扭矩的调整量表示向左后轮14L施加正横摆动量及向右后轮14R施加负横摆动量以产生对应于顺时针方向的必需横摆动量值YMADD的横摆动量。
即，扭矩调整限制值TMAX被显示为图5中的箭头，该箭头表示路面上内侧车轮14L的向前的力-FMAX与外侧车轮14R的向后的力FMAX。
扭矩调整限制值TMAX以如下的方式被设定为扭矩调整的限制值，即箭头Fin-BASE与-FMAX的和处在内侧车轮14L的摩擦圆FCin内，且箭头Fout-BASE与FMAX的和处在外侧车轮14R的摩擦圆FCout内。即，如图5所示，扭矩调整限制值TMAX被设定为扭矩调整的限制值，以使箭头Fin-BASE与-FMAX的和处在内侧车轮14L的摩擦圆FCin内。
扭矩调整限制值TMAX的绝对值根据横向加速度GY的增量而减小，因为内侧车轮14L的摩擦圆FCin根据箭头-FMAX的减小而减小，而箭头-FMAX根据横向加速度GY的增量而减小。此外，扭矩调整限制值TMAX的绝对值也根据纵向加速度GX的增量而减小。虽然内侧车轮14L的摩擦圆FCin根据纵向加速度GX的增量而扩大，但箭头-FMAX根据箭头Fin-BASE的增加而减小，而箭头Fin-BASE根据纵向加速度GX的增量而大大增加。
图5所示的车辆1处于转向过度状态。但即使车辆1处于转向不足的状态，扭矩调整限制值TMAX也按照与前述单元相同的概念设定。即，为了产生对应于逆时针方向的必需横摆动量值YNADD的横摆动量的目的，扭矩调整限制值TMAX被设定成向左后轮14L增加负驱动扭矩以及向右后轮14R增加正驱动扭矩。
此外，图5所示的车辆1处于加速状态。然而，即使车辆1处于减速状态，扭矩调整限制值TMAX也按照与前述单元相同的概念设定。在这种情况下，箭头Fin-BASE与箭头Fout-BASE表示由于制动导致的向后的力的数量。
当车辆1转向过度时，虽然内侧车轮14L的摩擦FCin随纵向加速度GX的增加而缩小，但箭头Fin-BASE的绝对值随纵向加速度GX的增加而大大增加。因此，扭矩调整限制值TMAX的绝对值随纵向加速度GX的增加而增加。
下文结合图7中所示的横摆动量调整图50介绍获得目标横摆动量值YMAYC及制动横摆动量值YMASC的技术。
假设车辆1前行并左转，且+2a的纵向加速度GX不变，而且，每个横向加速度GY1、GY2及GY3满足下式(6)
0＜GY1＜GY2＜GY3    (6)
同时假设车辆转向不足，由必需横摆动量值计算器42计算的必需横摆动量值YMADD为逆时针方向的YMADD-L(YMADD=YMADD-L)。
在该情况下，最大横摆动量值计算器43在横摆动量调整图50上将最大横摆动量值YMAYC-MAX-L定义为特征线LL5，因为纵向加速度GX为+2a。
目标横摆动量值计算器46将必需横摆动量值YMADD中0和特征线LL5之间的数量设定为目标横摆动量值YMAYC(见图7中的YMAYC-L1、YMAYC-L2及YMAYC-L3)。制动横摆动量值计算器48将必需横摆动量值YMADD-L中超出特征线LL5的数量设定为制动横摆动量值YMASC(见图7中的YMASC-L1、YMASC-L2及YMASC-L3)。
另一方面，假设车辆1左转，且顺时针方向的必需横摆动量值YMADD为YMADD-R(即YMADD＝YMADD-R)，则纵向加速度GX为+2a，因此，最大横摆动量值计算器43在横摆动量调整图50上将最大横摆动量值YMAYC-MAX-R定义为特征线LR5。
目标横摆动量值计算器46将必需横摆动量值YMADD中0和特征线LR5之间的数量设定为目标横摆动量值YMAYC(见图7中的YMAYC-R1、YMAYC-R2及YMAYC-R3)。制动横摆动量值计算器48将必需横摆动量值YMADD-R中超出特征线LR5的数量设定为制动横摆动量值YMASC(见图7中的YMASC-R1、YMASC-R2及YMASC-R3)。
由上文可知，在本发明的实施例中，通过将注意力集中在随车辆1左转时横向加速度GY的增大而降低的车辆1的左后车轮14L(即内侧车轮抓附力GRIN)而设定左后车轮14L及右后车轮14R之间的驱动扭矩差的限制值。因此，应用本发明，通过产生对应于目标横摆动量值YMAYC的横摆动量以及避免车辆1配备的左后轮14L打滑，可以增强车辆1的转向能力。
通过分别控制车辆1配备的车轮8R、8L、14R、14L的制动力，产生作为必需横摆动量值YMADD与目标横摆动量值YMAYC之间的差异数量的制动横摆动量值YMASC，可以进一步增强车辆1的转向能力。
换言之，如果由于左后轮14L与右后轮14R之间驱动扭矩的调整在车辆1上产生足够的横摆动量，则车轮8R、8L、14R、14L的制动力的调整将不被执行。因此，通过应用本发明，可以减少来自制动器21R、21L、22R及22L的热量。也可以减少车轮8R、8L、14R、14L的负荷。而且，由于诸如制动垫等消耗部件的寿命因为重复使用导致制动器21R、21L、22R及22L的负荷减小而延长，可以减少更换这些部件的劳动力和成本。
而且，可以减少必须进行车轮8R、8L、14R、14L的制动力调整的次数，因此，车辆1的加速性能不会变坏。
本发明不受上述实施例的局限，而是可以涵盖所有不背离本发明的精神和范围的变化及修改。
在上述实施例中，作为能够机械地限制左右车轮8R及8L之间的速度差的扭矩传感式差速器的前差速器6与从发动机2输入的扭矩相对应。然而，也可将其它类型的差速器用作前差速器6。
此外，左右轮限制机构15不仅可用于后差速器12，还可用于前差速器6。
在上述实施例中，车辆1为四轮驱动车辆，但本发明也可用于前轮驱动或后轮驱动的车辆。
此外，在上述实施例中，控制器31控制左右车轮限制机构15，以分别调整从发动机2输出至后车轮14R和14L的驱动扭矩，但本发明不限于此结构。
例如，可以配备两个分别连接至右轮和左轮的电动机，且分别调整电动机的扭矩。在这种情况下，可以在车辆中进一步配备诸如电动机和/或发动机的驱动源。
此外，也可采用替代左右车轮限制机构15的在右轮和左轮之间分配扭矩的机构。这样的机构的实例可在各个右轮及左轮中包括离合器机构以分别调整离合器压力。而且，还可在前轮或后轮上配备扭矩分配机构。
在上述实施例中，扭矩调整限制值计算器45根据由纵向加速度传感器检测的纵向加速度GX，车辆1的重量，前后轮之间驱动扭矩的分配及前后轮之间制动力的分配获得基本驱动扭矩。然而，本发明不限于此结构。
例如，可以使用通过对车辆行驶速度VB求导得到的纵向加速度GX。此外，可以假设一个作为驱动扭矩的分配的数量，该数量的获得是由于对每个车轮倍增的结果进行分配，该倍增处于从发动机2输出的扭矩和变速箱3的最后齿轮减速比之间。
在上述实施例中，对车辆1左转时左后车轮14L和右后车轮14R分别作为内侧车轮和外侧车轮的情形作了基本的介绍。然而，无需多言，当车辆1右转时，左后车轮14L为外侧车轮，右后车轮14R为内侧车轮。

Claims (6)

1.一种转向控制装置，该转向控制装置用于具有调整左轮与右轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制机构(15)的车辆，其特征在于，所述装置包括：
用于计算必需横摆动量值的单元(62)，该必需横摆动量值表示所述车辆转向所需要的横摆动量；
用于计算最大横摆动量值的单元(43)，该最大横摆动量值表示由于所述左轮与右轮的驱动扭矩的调节由所述驱动扭矩控制机构(15)产生的最大横摆动量；
用于按以下的方式设定表示目标横摆动量的目标横摆动量值的单元(46)，该方式为如果所述必需横摆动量值未超过所述最大横摆动量值，则所述必需横摆动量值被直接地设定为所述目标横摆动量值，如果所述必需横摆动量值大于所述最大横摆动量值，则所述必需横摆动量值被限定在所述最大横摆动量值以做为所述目标横摆动量值；和
驱动扭矩控制器(31)，该驱动扭矩控制器(31)用于控制所述驱动扭矩控制机构(15)以产生对应于所述目标横摆动量值的横摆动量；
所述最大横摆动量值计算单元(43)包括：
用于估算外侧车轮抓附力与内侧车轮抓附力的单元(44)，其中所述外侧车轮抓附力作为所述外侧车轮与路面之间的附着摩擦能力，所述内侧车轮抓附力作为所述内侧车轮与路面之间的附着摩擦能力，和
用于计算扭矩调整限制值的单元(45)，该扭矩调整限制值表示所述驱动扭矩控制机构(15)的对所述左轮与所述右轮的驱动扭矩调整量以使得所述调整量不超过所述外侧车轮抓附力与所述内侧车轮抓附力，
所述最大横摆动量值计算单元(43)设定表示可能的横摆动量的最大横摆动量值，所述可能的横摆动量为如果所述外侧车轮和所述内侧车轮的驱动扭矩由所述驱动扭矩控制器(31)使用由所述扭矩调整限制值计算单元(45)计算的扭矩调整限制值来调整而估算的。
2.如权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，该转向控制装置还包括：
用于计算制动横摆动量值的单元(48)，该制动横摆动量值表示所述必需横摆动量中超过所述最大横摆动量值的超出量；和
用于调整车辆的每个车轮的制动力以产生对应于由所述制动横摆动量值计算单元(48)计算的所述制动横摆动量值的横摆动量的单元(49)。
3.如权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，该转向控制装置还包括：
用于检测车辆横向上的加速度的单元(-)，其中
所述最大横摆动量值计算单元(43)根据所述横向加速度检测单元(-)检测的横向加速度的增量降低所述内侧车轮的扭矩调整限制值。
4.如权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，该转向控制装置还包括：
用于检测车辆纵向上的加速度的单元(-)，其中
如果车辆加速，所述最大横摆动量值计算单元(43)根据由所述纵向加速度检测单元(-)检测的纵向加速度的增量降低所述内侧车轮的扭矩调整限制值。
5.如权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，该转向控制装置还包括：
用于检测车辆纵向上的加速度的单元(-)，其中
如果车辆减速，所述最大横摆动量值计算单元(43)根据由所述纵向加速度检测单元(-)检测的纵向加速度的绝对值的增量提高所述内侧车轮的扭矩调整限制值。
6.如权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，其中，
所述扭矩调整限制值计算单元(45)估算基本驱动扭矩值，该基本驱动扭矩值表示没有所述驱动扭矩控制器(31)进行的驱动扭矩调整的左车轮和右车轮的驱动扭矩，
所述扭矩调整限制值计算单元(45)还将所述驱动扭矩调整量设定成所述内侧车轮的扭矩调整限制值，其中所述驱动扭矩调整量表示所述内侧车轮的基本驱动扭矩和所述扭矩调整量的总和不超过减速方向上的内侧车轮抓附力并表示所述外侧车轮的基本驱动扭矩和所述扭矩调整量的总和不超过加速方向上的外侧车轮抓附力，
所述扭矩调整限制值计算单元(45)还将所述驱动扭矩调整量设定成所述内侧车轮的扭矩调整限制值，其中所述驱动扭矩调整量表示所述内侧车轮的基本驱动扭矩和所述扭矩调整量的总和处于加速方向上所述内侧车轮抓附力的范围内并表示所述外侧车轮的基本驱动扭矩和所述扭矩调整量的总和处于减速方向上所述外侧车轮抓附力的范围内。
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