JP2001163209A - 4輪駆動車のトルク可変配分制御システム - Google Patents
4輪駆動車のトルク可変配分制御システムInfo
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- B60T2270/20—ASR control systems
- B60T2270/202—ASR control systems for all-wheel drive vehicles
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- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】4輪駆動車におけるトルク配分比を変えるため
の制御システムにおいて、安全性、コスト、構成空間の
点で改善する。 【解決手段】予め設定されるトルク配分比(TBR−V
G=3)を持った非可変の差動歯車止め(1)が設けら
れている。スリップがない場合、後車軸(3)の車輪
(4,5)と前車軸(2)の車輪(6,7)とのトルク配
分比を変えるため、前車軸(2)の車輪(6,7)にお
いて対称なブレーキ介入を行ない、前車軸(2)のトル
ク伝動成分が後車軸(3)に比べて小さくなるようにす
る。
の制御システムにおいて、安全性、コスト、構成空間の
点で改善する。 【解決手段】予め設定されるトルク配分比(TBR−V
G=3)を持った非可変の差動歯車止め(1)が設けら
れている。スリップがない場合、後車軸(3)の車輪
(4,5)と前車軸(2)の車輪(6,7)とのトルク配
分比を変えるため、前車軸(2)の車輪(6,7)にお
いて対称なブレーキ介入を行ない、前車軸(2)のトル
ク伝動成分が後車軸(3)に比べて小さくなるようにす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪を選択してブ
レーキの介入を可能にするブレーキコントロールシステ
ムを備えた、4輪駆動車のトルク可変配分制御システム
に関するものである。
レーキの介入を可能にするブレーキコントロールシステ
ムを備えた、4輪駆動車のトルク可変配分制御システム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の制御システムは、たとえばドイ
ツ連邦共和国特許公開第4002821A1号公報に記
載されている。この公報から知られている制御システム
は、差動歯車止めとしての摩擦クラッチを適宜制御する
ことにより前輪と後輪のトルク配分比を変化させるため
のトルク配分装置である。トルク配分比を固定すること
により、車両の走行特性もトラクションもかなり影響を
受ける。同様の制御システムは欧州特許公開第0911
205A2号公報からも知られている。しかしながら、
差動歯車止めとしての制御可能なクラッチは構成が複雑
であり、重く、高価である。
ツ連邦共和国特許公開第4002821A1号公報に記
載されている。この公報から知られている制御システム
は、差動歯車止めとしての摩擦クラッチを適宜制御する
ことにより前輪と後輪のトルク配分比を変化させるため
のトルク配分装置である。トルク配分比を固定すること
により、車両の走行特性もトラクションもかなり影響を
受ける。同様の制御システムは欧州特許公開第0911
205A2号公報からも知られている。しかしながら、
差動歯車止めとしての制御可能なクラッチは構成が複雑
であり、重く、高価である。
【0003】さらにドイツ連邦共和国特許公開第400
2821A1号公報からは、4輪駆動車において、スリ
ップが生じた車輪に車輪選択的なブレーキ介入を行うこ
とが知られている。これにより、不安定性が発生したと
きにはじめて安定性制御が行なわれる。この場合、スリ
ップした駆動輪を検出するため、従来では被駆動輪の周
速をもとに参照車速を求めていたが、これができないと
いう問題を解決せねばならない。
2821A1号公報からは、4輪駆動車において、スリ
ップが生じた車輪に車輪選択的なブレーキ介入を行うこ
とが知られている。これにより、不安定性が発生したと
きにはじめて安定性制御が行なわれる。この場合、スリ
ップした駆動輪を検出するため、従来では被駆動輪の周
速をもとに参照車速を求めていたが、これができないと
いう問題を解決せねばならない。
【0004】さらに、高いトルク配分比(Torque Bias R
atios TBR= Torque high / Torquelow)を使用すると、
スリップ制御システムに対し参照速度を算出する際に問
題が生じ、またカーブ走行時のパワートレインに強い歪
が生じるという問題もある。
atios TBR= Torque high / Torquelow)を使用すると、
スリップ制御システムに対し参照速度を算出する際に問
題が生じ、またカーブ走行時のパワートレインに強い歪
が生じるという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた種類のトルク配分比を変えるための制御システ
ムにおいて、安全性、コスト、構成空間の点で改善する
ことである。
で述べた種類のトルク配分比を変えるための制御システ
ムにおいて、安全性、コスト、構成空間の点で改善する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、、予め設定されるトルク配分比(TBR−
VG=3)を持った非可変の差動歯車止めが設けられて
いること、スリップがない場合、後車軸の車輪と前車軸
の車輪とのトルク配分比を変えるため、一方の車軸の車
輪において対称なブレーキ介入を行ない、この車軸のト
ルク伝動成分が他方の車軸に比べて小さくなるようにし
たことを特徴とするものである。
決するため、、予め設定されるトルク配分比(TBR−
VG=3)を持った非可変の差動歯車止めが設けられて
いること、スリップがない場合、後車軸の車輪と前車軸
の車輪とのトルク配分比を変えるため、一方の車軸の車
輪において対称なブレーキ介入を行ない、この車軸のト
ルク伝動成分が他方の車軸に比べて小さくなるようにし
たことを特徴とするものである。
【0007】本発明によれば、車輪を選択してブレーキ
の介入を可能にするブレーキコントロールシステムを備
えた、4輪駆動車のトルク可変配分制御システムにおい
て、予め設定されるトルク配分比を持った非可変の差動
歯車止めが設けられる。トルク配分比を変えるため、ト
ルク伝動比が他方の車軸に比べて小さくされる車軸の車
輪において、スリップがない場合に対称なブレーキ介入
が行なわれる。
の介入を可能にするブレーキコントロールシステムを備
えた、4輪駆動車のトルク可変配分制御システムにおい
て、予め設定されるトルク配分比を持った非可変の差動
歯車止めが設けられる。トルク配分比を変えるため、ト
ルク伝動比が他方の車軸に比べて小さくされる車軸の車
輪において、スリップがない場合に対称なブレーキ介入
が行なわれる。
【0008】車輪を選択してブレーキの介入を行なうブ
レーキコントロールシステムは、特にアンチロックコン
トロールシステム、アンチスリップコントロールシステ
ム、および走行力学コントロールシステムの組み合わせ
として知られている。対称なブレーキ介入とは、トルク
伝動比が他方の車軸のトルク伝動比に比べて小さくされ
る車軸の両車輪に同じ大きさのブレーキモーメントが負
荷されることを意味している。
レーキコントロールシステムは、特にアンチロックコン
トロールシステム、アンチスリップコントロールシステ
ム、および走行力学コントロールシステムの組み合わせ
として知られている。対称なブレーキ介入とは、トルク
伝動比が他方の車軸のトルク伝動比に比べて小さくされ
る車軸の両車輪に同じ大きさのブレーキモーメントが負
荷されることを意味している。
【0009】スリップ状況のない整合的ブレーキ介入に
より可変トルク伝動比の利点が達成され、種々の駆動状
態における諸々の要件に応じて、不安定性が発生する前
に安定性が向上する。たとえば、後車軸の車輪のトルク
伝動成分は発進時に増大せしめられ、前車軸の車輪のト
ルク伝動成分はカーブ走行時に増大せしめられる。しか
しながら、トルク伝動比の調整はブレーキ介入だけで実
現されるものではない。というのは、常時調整すること
により騒音が大きくなり、パワートレインに大きな歪が
発生することがあるからである。この欠点は、主に必要
とされる固定の基本トルク伝動比を持った簡単な差動歯
車止めを基本的に使用することによって解消される。ブ
レーキ介入によるトルク伝動比の変更は、必要に応じ、
たとえば操舵角、輪重、個々の車輪の摩擦値、ヨーイン
グ角、ヨーイング角速度、浮動角、横加速度、上り坂ま
たは下り坂、および現在の走行状態を表わす他の既存の
運転パラメータに依存して行なわれる。
より可変トルク伝動比の利点が達成され、種々の駆動状
態における諸々の要件に応じて、不安定性が発生する前
に安定性が向上する。たとえば、後車軸の車輪のトルク
伝動成分は発進時に増大せしめられ、前車軸の車輪のト
ルク伝動成分はカーブ走行時に増大せしめられる。しか
しながら、トルク伝動比の調整はブレーキ介入だけで実
現されるものではない。というのは、常時調整すること
により騒音が大きくなり、パワートレインに大きな歪が
発生することがあるからである。この欠点は、主に必要
とされる固定の基本トルク伝動比を持った簡単な差動歯
車止めを基本的に使用することによって解消される。ブ
レーキ介入によるトルク伝動比の変更は、必要に応じ、
たとえば操舵角、輪重、個々の車輪の摩擦値、ヨーイン
グ角、ヨーイング角速度、浮動角、横加速度、上り坂ま
たは下り坂、および現在の走行状態を表わす他の既存の
運転パラメータに依存して行なわれる。
【0010】本発明の有利な構成の第1実施態様では、
エンジンモーメントを、ブレーキ介入の全ブレーキモー
メントに相当する量だけ自動的に増大させて、全トラク
ションモーメントが減少しないようにする。
エンジンモーメントを、ブレーキ介入の全ブレーキモー
メントに相当する量だけ自動的に増大させて、全トラク
ションモーメントが減少しないようにする。
【0011】本発明の有利な構成の第2実施態様では、
加速ペダルを適宜操作することによりブレーキ介入の全
ブレーキモーメントに相当する量だけエンジンモーメン
トが増大するまで、ドライバーが光学的、音響的、或い
は触覚的にエンジンモーメント増大勧告を受ける。ドラ
イバーがエンジンモーメントの自動的な増大を望まない
のであれば、エンジンモーメントの増大を必要とするか
どうかの決定をドライバー自身が行なうことができる。
加速ペダルを適宜操作することによりブレーキ介入の全
ブレーキモーメントに相当する量だけエンジンモーメン
トが増大するまで、ドライバーが光学的、音響的、或い
は触覚的にエンジンモーメント増大勧告を受ける。ドラ
イバーがエンジンモーメントの自動的な増大を望まない
のであれば、エンジンモーメントの増大を必要とするか
どうかの決定をドライバー自身が行なうことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図面は、それぞれ瞬間的に起こり
うる同じ車輪摩擦値に対して図示したものである。
うる同じ車輪摩擦値に対して図示したものである。
【0013】図1ないし図3にはそれぞれ4輪駆動車が
図示されている。4輪駆動車は、固定の差動歯車止め、
すなわち不変の差動歯車止め1と、前車軸2および後車
軸3用のそれぞれ1つの車軸差動装置と、車輪4,5,
6,7とを備えている。ここでは、簡単のため車軸差動
装置が開いているものとする(VAG=1およびHAG
=1)。
図示されている。4輪駆動車は、固定の差動歯車止め、
すなわち不変の差動歯車止め1と、前車軸2および後車
軸3用のそれぞれ1つの車軸差動装置と、車輪4,5,
6,7とを備えている。ここでは、簡単のため車軸差動
装置が開いているものとする(VAG=1およびHAG
=1)。
【0014】前車軸2の車輪6と7は、たとえば瞬間的
に可能な摩擦値μ=0.1を有しているものとする。す
なわち修正すべきスリップは存在しない。後車軸3の車
輪4と5は、たとえば瞬間的に可能な摩擦値μ=1を有
しているものとする。トルクはすべて0と1の間の摩擦
値に対応して正規化して記載する。
に可能な摩擦値μ=0.1を有しているものとする。す
なわち修正すべきスリップは存在しない。後車軸3の車
輪4と5は、たとえば瞬間的に可能な摩擦値μ=1を有
しているものとする。トルクはすべて0と1の間の摩擦
値に対応して正規化して記載する。
【0015】図1において、差動歯車止め1は基本トル
ク伝動比が固定であり、TBR−VG=3であるように
設計されている。すなわち後車軸3の車輪4と5は、ブ
レーキの介入がなければ、トラクションモーメントM-Tr
actionの3倍のトラクションモーメントM-Tractionを前
車軸2の車輪6と7に伝達する。したがって、前車軸2
の車輪6と7のそれぞれの摩擦値がμ=0.1或いは最
大に可能なトラクションモーメントがM−Traction=
0.1の場合、後車軸3の車輪4と5の固定トルク伝動
比がTBR−VG=3であると、M−Traction=0.3
のトラクションモーメントが伝達されるにすぎない。こ
こで、内燃機関からもたらされる全トルクはM-Engine=
0.8であり、すべての車輪4,5,6,7におけるトラ
クションモーメントM-Tractionの総計(μTrac-Ist)で
ある。図1においてブレーキの介入はない(ブレーキ:
No)。ブレーキモーメントは存在しない(M-Brake=0)。
ク伝動比が固定であり、TBR−VG=3であるように
設計されている。すなわち後車軸3の車輪4と5は、ブ
レーキの介入がなければ、トラクションモーメントM-Tr
actionの3倍のトラクションモーメントM-Tractionを前
車軸2の車輪6と7に伝達する。したがって、前車軸2
の車輪6と7のそれぞれの摩擦値がμ=0.1或いは最
大に可能なトラクションモーメントがM−Traction=
0.1の場合、後車軸3の車輪4と5の固定トルク伝動
比がTBR−VG=3であると、M−Traction=0.3
のトラクションモーメントが伝達されるにすぎない。こ
こで、内燃機関からもたらされる全トルクはM-Engine=
0.8であり、すべての車輪4,5,6,7におけるトラ
クションモーメントM-Tractionの総計(μTrac-Ist)で
ある。図1においてブレーキの介入はない(ブレーキ:
No)。ブレーキモーメントは存在しない(M-Brake=0)。
【0016】もし、より高いトルク伝動比TBR−VG
が設定可能であるならば、車輪4と5のそれぞれにおい
て摩擦値は最大に可能な摩擦値μ=1なので、M-Tracti
on=1.0のトラクションモーメントを達成できる。この
最大に可能なトラクションモーメントM-Traction=1.
0は、ブレーキの介入がない与えられた摩擦値μの場
合、TBR−VG=10のトルク伝動比を持つ差動歯車
止め1によって達成可能である。このケースを図2に示
す。しかしながら、この種の基本トルク伝動比はほとん
どの走行状態に対して高すぎる。トルク伝動比が可変な
差動歯車止めは高コストである。
が設定可能であるならば、車輪4と5のそれぞれにおい
て摩擦値は最大に可能な摩擦値μ=1なので、M-Tracti
on=1.0のトラクションモーメントを達成できる。この
最大に可能なトラクションモーメントM-Traction=1.
0は、ブレーキの介入がない与えられた摩擦値μの場
合、TBR−VG=10のトルク伝動比を持つ差動歯車
止め1によって達成可能である。このケースを図2に示
す。しかしながら、この種の基本トルク伝動比はほとん
どの走行状態に対して高すぎる。トルク伝動比が可変な
差動歯車止めは高コストである。
【0017】図3に本発明の構成を示す。本発明では、
車両はブレーキコントロールシステムの一部として、ブ
レーキ介入を車輪を選択して行なうための制御器8を有
している。このため制御器8は、車輪4,5,6,7のブレ
ーキアクチュエータ(図示せず)と接続されている。制
御器8は、その都度の走行状態を表わす作動パラメータ
(たとえば操舵角、加速度、ヨーイング角など)を検出
するための制御入力部を有しているのが有利である。特
に、制御器8では現在の可能な摩擦値μが検出される。
さらに制御器8においては、差動歯車止め1によって伝
達可能なトルク伝動比TBR−VG=3が既知である。
制御器8には、トルク可変配分用の制御システムに必要
な機能が組み込まれているのが有利である。
車両はブレーキコントロールシステムの一部として、ブ
レーキ介入を車輪を選択して行なうための制御器8を有
している。このため制御器8は、車輪4,5,6,7のブレ
ーキアクチュエータ(図示せず)と接続されている。制
御器8は、その都度の走行状態を表わす作動パラメータ
(たとえば操舵角、加速度、ヨーイング角など)を検出
するための制御入力部を有しているのが有利である。特
に、制御器8では現在の可能な摩擦値μが検出される。
さらに制御器8においては、差動歯車止め1によって伝
達可能なトルク伝動比TBR−VG=3が既知である。
制御器8には、トルク可変配分用の制御システムに必要
な機能が組み込まれているのが有利である。
【0018】本実施形態では、摩擦値μが存在している
ために、本発明による左右対称なブレーキ介入により差
動歯車止め1はTBR−VG=3のみの基本トルク伝動
比を持ったいるにもかかわらず、車輪4と5のそれぞれ
において最大に可能なトラクションモーメントM-Tracti
on=1.0を達成させる必要がある。そのための前提は、
アンチロックコントロール、アンチスリップコントロー
ル、および(または)走行力学コントロールを作動させ
ねばならないようなスリップが存在しないことである
(スリップ:μはほぼゼロ)。走行力学コントロール
は、この場合すでに不安定性が存在するので、本発明に
よる制御システムよりも優先度が高い。
ために、本発明による左右対称なブレーキ介入により差
動歯車止め1はTBR−VG=3のみの基本トルク伝動
比を持ったいるにもかかわらず、車輪4と5のそれぞれ
において最大に可能なトラクションモーメントM-Tracti
on=1.0を達成させる必要がある。そのための前提は、
アンチロックコントロール、アンチスリップコントロー
ル、および(または)走行力学コントロールを作動させ
ねばならないようなスリップが存在しないことである
(スリップ:μはほぼゼロ)。走行力学コントロール
は、この場合すでに不安定性が存在するので、本発明に
よる制御システムよりも優先度が高い。
【0019】図3の実施形態においては、本発明によれ
ばまず摩擦値μにしたがって、最大に可能な全トラクシ
ョンモーメントμTrac-Thが求められる。この最大に可能
な全トラクションモーメントは、車輪4,5,6,7を介
して伝達可能な最大に可能なトラクションモーメントM-
Tractionの総和であり、すなわち0.1+0.1+1+
1=2.2である。しかし実際に伝達されるのは、ブレ
ーキの介入がなければ、0.1+0.1+0.3+0.
3=0.8の全トラクションモーメントμTrac-Istにす
ぎない(図1を参照)。このモーメント差1.4は、左
右対称なブレーキ介入の全ブレーキモーメント(M-Brak
e前輪左、M-Brake前輪右)によって補償されねばならな
い。このため、前車軸2の車輪6と7には同じ大きさの
ブレーキモーメントM-Brakeが投入される。なお、ここで
注意すべきは、このブレーキモーメントはトルク伝動比
TBR−VG=3に対応して作用すること、すなわち本
実施形態の場合、必要とする全ブレーキモーメントは前
記モーメント差の1/3にすぎないことである。したが
って、前車軸2のそれぞれの車輪6,7に投入されるべ
きブレーキモーメントはほぼM-Brake=0.233であ
る。この左右対称のブレーキ介入により、トルク伝達比
は、ブレーキ介入なしでTBR−VG=10のトルク伝
達比を持った差動歯車止め1が存在するかのように変化
する。
ばまず摩擦値μにしたがって、最大に可能な全トラクシ
ョンモーメントμTrac-Thが求められる。この最大に可能
な全トラクションモーメントは、車輪4,5,6,7を介
して伝達可能な最大に可能なトラクションモーメントM-
Tractionの総和であり、すなわち0.1+0.1+1+
1=2.2である。しかし実際に伝達されるのは、ブレ
ーキの介入がなければ、0.1+0.1+0.3+0.
3=0.8の全トラクションモーメントμTrac-Istにす
ぎない(図1を参照)。このモーメント差1.4は、左
右対称なブレーキ介入の全ブレーキモーメント(M-Brak
e前輪左、M-Brake前輪右)によって補償されねばならな
い。このため、前車軸2の車輪6と7には同じ大きさの
ブレーキモーメントM-Brakeが投入される。なお、ここで
注意すべきは、このブレーキモーメントはトルク伝動比
TBR−VG=3に対応して作用すること、すなわち本
実施形態の場合、必要とする全ブレーキモーメントは前
記モーメント差の1/3にすぎないことである。したが
って、前車軸2のそれぞれの車輪6,7に投入されるべ
きブレーキモーメントはほぼM-Brake=0.233であ
る。この左右対称のブレーキ介入により、トルク伝達比
は、ブレーキ介入なしでTBR−VG=10のトルク伝
達比を持った差動歯車止め1が存在するかのように変化
する。
【0020】この場合、エンジンモーメントM-Engineま
たは内燃機関のトルクは、加速ペダルを適宜操作するこ
とにより、或いは自動的に、ブレーキ介入の全ブレーキ
モーメントに相当する量0.467だけ増大し、実際の
全トラクションモーメントμTrac-Istの減少がないよう
にするのが有利である。
たは内燃機関のトルクは、加速ペダルを適宜操作するこ
とにより、或いは自動的に、ブレーキ介入の全ブレーキ
モーメントに相当する量0.467だけ増大し、実際の
全トラクションモーメントμTrac-Istの減少がないよう
にするのが有利である。
【0021】なお、本実施形態では、簡単のため長手軸
線に関し対称な摩擦値μを使用したが、摩擦値μが長手
軸線に関し非対称である場合も対称なブレーキ介入が行
なわれる。
線に関し対称な摩擦値μを使用したが、摩擦値μが長手
軸線に関し非対称である場合も対称なブレーキ介入が行
なわれる。
【図1】比較的小さなトルク伝動比を固定設定するため
に構成された差動歯車止めを有する4輪駆動車をブレー
キ介入なしの状態で図示した説明図である。
に構成された差動歯車止めを有する4輪駆動車をブレー
キ介入なしの状態で図示した説明図である。
【図2】比較的大きなトルク伝動比を固定設定するため
に構成された差動歯車止めを有する4輪駆動車をブレー
キ介入なしの状態で図示した説明図である。
に構成された差動歯車止めを有する4輪駆動車をブレー
キ介入なしの状態で図示した説明図である。
【図3】図1に図示した差動歯車止めを有する4輪駆動
車をブレーキ介入ありの状態で図示した説明図である。
車をブレーキ介入ありの状態で図示した説明図である。
1 差動歯車止め 2 前車軸 3 後車軸 4,5 後車軸の車輪 6,7 前車軸の車輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/00 F02D 29/00 Z 29/02 311 29/02 311A
Claims (3)
- 【請求項1】車輪を選択してブレーキの介入を可能にす
るブレーキコントロールシステムを備えた、4輪駆動車
のトルク可変配分制御システムにおいて、予め設定され
るトルク配分比(TBR−VG=3)を持った非可変の
差動歯車止め(1)が設けられていること、スリップが
ない場合、後車軸(3)の車輪(4,5)と前車軸
(2)の車輪(6,7)とのトルク配分比を変えるた
め、一方の車軸(2または3)の車輪(6,7または4,
5)において対称なブレーキ介入を行ない、この車軸
(2)のトルク伝動成分が他方の車軸(3)に比べて小
さくなるようにしたことを特徴とするトルク可変配分制
御システム。 - 【請求項2】エンジンモーメント(M-Engine)を、ブレ
ーキ介入の全ブレーキモーメント(M-Brake/全)に相当す
る量(0.467)だけ自動的に増大させることを特徴
とする、請求項1に記載のトルク可変配分制御システ
ム。 - 【請求項3】加速ペダルを適宜操作することによりブレ
ーキ介入の全ブレーキモーメント(M-Brake/全)に相当す
る量(0.467)だけエンジンモーメントが増大する
まで、ドライバーが光学的、音響的、或いは触覚的にエ
ンジンモーメント増大勧告を受けることを特徴とする、
請求項1に記載のトルク可変配分制御システム。
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