JP2003237558A

JP2003237558A - 車両の路面摩擦係数推定装置

Info

Publication number: JP2003237558A
Application number: JP2002034411A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kogure; 勝小暮; Minoru Hiwatari; 穣樋渡; Takeshi Torii; 毅鳥居; Itaru Seta; 至瀬田; Koji Matsuno; 浩二松野; Takeshi Yoneda; 毅米田; Junichi Kurosawa; 純一黒沢; Takayuki Ushijima; 孝之牛島; Koichi Inoue; 浩一井上
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】主ブレーキによる制動時や全輪に駆動力が働く
場合であっても、適切に路面状態を推定する。【解決手段】路面摩擦係数推定装置６０では、前後加速
度演算部６１で４輪の平均車輪速度を車体速度として求
め、この車体速度を微分して車両の前後加速度として演
算する。すべり速度差変数演算部６２は、主ブレーキ制
動時に動力配分制御装置５０に対し油圧多板クラッチの
締結を解放方向にさせ、後輪の車輪速度と前輪の車輪速
度の差を前輪の車輪速度で除して、無次元化したすべり
速度差変数を演算する。そして、路面状態推定部６３
は、車両の前後加速度、すべり速度差変数を基に、予め
実験・計算等により設定しておいた前後方向加速度とす
べり速度差変数の分布と路面状態の関係のマップを基に
路面状態を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動時や制動時に
おいても適切に路面状態を推定することが可能な車両の
路面摩擦係数推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両においてはトラクション制
御，制動力制御，或いはトルク配分制御等について様々
な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技
術では、必要な制御パラメータの演算、或いは、補正に
路面μを用いるものも多く、その制御を確実に実行する
ためには、正確な路面μを推定する必要がある。すなわ
ち、車両の運動は、タイヤと路面間の摩擦係数（以下、
路面μと略称）に大きく影響を受けるため、この値を正
確に求めることで、より適切な車両制御を行うことが可
能となる。

【０００３】このような路面μを求める技術としては、
光学系を用いて、直接、路面状態を判定する技術や、車
両運動モデル挙動とヨーレートセンサ信号の差異から路
面μを求める技術等、従来より数多く提案されている
が、これらは、センサ付加によるコストアップ等の問題
がある。これに対し、近年、多くの車両に搭載されてい
るＡＢＳ（Anti lock Braking System）の車輪速度セン
サからの値を利用した路面μの推定は、既存のセンサを
流用するため、コストアップにならず実用化する上でメ
リットが大きい。

【０００４】この車輪速度センサからの値を利用した路
面μ推定の技術としては、車輪すべり速度と路面μの相
関関係を利用したものが多く提案されている。これらの
技術では、車輪速度と車体速の差から車輪すべり速度を
算出し、路面状態を推定しているが、車体速として近似
的に駆動力が働かない従動輪の速度を用いるのが一般的
である。

【０００５】この車輪すべり速度と路面μの相関関係を
利用した路面μ推定技術の例を以下に説明する。車両に
一定の加速ａxを発生させる力をＦTとすれば、以下の関
係が成り立つ。ＦT＝ｍ・ａx …（１）但し、ｍは車両質量である。

【０００６】制動時（ａx＜０）、前１輪に働く制動力
をＦfx、後１輪に働く制動力をＦrxとすると、ＦTとの
関係は次式で表すことができる。ＦT＝２・Ｆfx＋２・Ｆrx …（２）

【０００７】また、前軸荷重をＷｆ、後軸荷重をＷｒと
した場合の質量ｍとの関係は次式で表される。Ｗ＝ｍ・ｇ＝Ｗｆ＋Ｗｒ …（３）

【０００８】Ｆfx，Ｆrx は、前／後輪のすべり率ｓ
ｆ，ｓｒの関数である。但し、前／後輪すべり率は、車
体速Ｖ、前／後輪車輪速度ｖｆ，ｖｒ（例えば、左右前
輪の平均車輪速度をｖｆ、左右後輪の平均車輪速度をｖ
ｒとする）から、次式で定義される値である。ｓｆ＝（Ｖ−ｖｆ）／Ｖ …（４）ｓｒ＝（Ｖ−ｖｒ）／Ｖ …（５）

【０００９】一般に、前輪すべり率ｓｆと、タイヤが発
生する制動力Ｆfx、路面μとの間には、図５に示すよう
な関係、すなわち、一定の制動力Ｆfxを発生させる場
合、高μ路よりも低μ路の方が、前輪すべり率ｓｆが大
きくなる関係（図５中、ｓfH＜ｓfLの関係）があること
が知られている。これは、後輪に関しても同様である。

【００１０】従って、車両の前後方向加速度とタイヤの
すべり率が求められれば、路面μを推定することが可能
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
車両の前後方向加速度とタイヤのすべり率から路面μを
推定する技術では、タイヤのすべり率を求める際に、車
体速Ｖを用いており、この車体速Ｖの導出は困難で、特
に、従動輪の速度を車体速Ｖとして擬似的に用いること
が困難な、主ブレーキによる制動時（全輪に制動力が働
くため、従動輪が存在しない時）や、４輪駆動車に対し
ては適用できないという問題がある。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、主ブレーキによる制動時や全輪に駆動力が働く場合
であっても、適切に路面状態を推定することが可能な車
両の路面摩擦係数推定装置を提供することを目的として
いる。

【００１３】

【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記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装
置は、車両の前後方向加速度を演算する前後方向加速度
演算手段と、駆動力と制動力の少なくともどちらかが不
均等に加わる少なくとも２つの車輪の速度差を演算する
車輪速差演算手段と、上記前後方向加速度と上記車輪速
差とに基づき、予め設定しておいたこれら前後方向加速
度と車輪速差との関係と路面摩擦係数との関係から路面
状態を推定する路面状態推定手段とを備えたことを特徴
としている。

【００１４】また、請求項２記載の本発明による車両の
路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩
擦係数推定装置において、上記路面状態推定手段で用い
る上記車輪速差は、１輪の車輪速度と複数の車輪の速度
の平均値のどちらかで除算し無次元化して用いることを
特徴としている。

【００１５】更に、請求項３記載の本発明による車両の
路面摩擦係数推定装置は、請求項１又は請求項２記載の
車両の路面摩擦係数推定装置において、上記車輪速差演
算手段は、前１輪と後１輪との間の車輪の速度差と、前
２輪の平均車輪速度と後２輪の平均車輪速度との間の速
度差のどちらかを上記車輪速差として演算することを特
徴としている。

【００１６】また、請求項４記載の本発明による車両の
路面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至請求項３の何れ
か一つに記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、
上記前後方向加速度演算手段は、上記前後方向加速度
を、１輪の車輪速度と複数の車輪の平均車輪速度のどち
らかの微分値を演算して求めることを特徴としている。

【００１７】更に、請求項５記載の本発明による車両の
路面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至請求項４の何れ
か一つに記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、
駆動力を前軸側と後軸側とに伝達自在な前後駆動力伝達
手段と、前軸と後軸との間の差動回転を制限する差動制
限手段とを有し、上記路面状態推定手段で路面状態の推
定を行う際には、上記差動制限手段による差動回転の制
限を緩和させることを特徴としている。

【００１８】また、請求項６記載の本発明による車両の
路面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至請求項５の何れ
か一つに記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、
上記路面状態推定手段での路面状態の推定は、ブレーキ
による制動時に実行することを特徴としている。

【００１９】すなわち、請求項１記載の車両の路面摩擦
係数推定装置は、前後方向加速度演算手段で車両の前後
方向加速度を演算し、車輪速差演算手段で駆動力と制動
力の少なくともどちらかが不均等に加わる少なくとも２
つの車輪の速度差を演算し、路面状態推定手段で前後方
向加速度と車輪速差とに基づき、予め設定しておいたこ
れら前後方向加速度と車輪速差との関係と路面摩擦係数
との関係から路面状態を推定する。このため、駆動力が
働かない従動輪の速度を近似的に車体速として用いるこ
とがないので、主ブレーキによる制動時や全輪に駆動力
が働く場合であっても、適切に路面状態を推定すること
ができる。

【００２０】そして、具体的には、請求項２に記載する
ように、路面状態推定手段で用いる車輪速差は、１輪の
車輪速度と複数の車輪の速度の平均値のどちらかで除算
し無次元化して用いる。

【００２１】また、請求項３記載のように、車輪速差演
算手段は、前１輪と後１輪との間の車輪の速度差と、前
２輪の平均車輪速度と後２輪の平均車輪速度との間の速
度差のどちらかを車輪速差として演算する。

【００２２】更に、請求項４記載のように、前後方向加
速度演算手段は、前後方向加速度を、１輪の車輪速度と
複数の車輪の平均車輪速度のどちらかの微分値を演算し
て求める。

【００２３】また、請求項５記載のように、請求項１乃
至請求項４の何れか一つに記載の車両の路面摩擦係数推
定装置において、駆動力を前軸側と後軸側とに伝達自在
な前後駆動力伝達手段と、前軸と後軸との間の差動回転
を制限する差動制限手段とを有する場合は、路面状態推
定手段で路面状態の推定を行う際には、差動制限手段に
よる差動回転の制限を緩和させる。

【００２４】更に、請求項６記載のように、請求項１乃
至請求項５の何れか一つに記載の車両の路面摩擦係数推
定装置において、路面状態推定手段での路面状態の推定
は、ブレーキによる制動時に限定して実行するようにす
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形
態を示し、図１は路面摩擦係数推定装置を搭載した車両
の駆動系の概略構成説明図、図２は路面摩擦係数推定装
置の機能ブロック図、図３は減速中の車両における前後
輪のすべり率の特性の説明図、図４は前後方向加速度と
すべり速度差変数の分布と路面状態の関係のマップの説
明図である。尚、本実施の形態の車両は、リングギヤの
無い複合プラネタリギヤ式のセンタデファレンシャル装
置および自動変速装置を有する４輪駆動車を例にしたも
のである。

【００２６】図１において、符号１は車両前部に配置さ
れたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、
エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も
含んで図示）２からトランスミッション出力軸２ａを経
て前後駆動力伝達手段としてのセンタデファレンシャル
装置３に伝達される。そして、センタデファレンシャル
装置３から、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、
ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入
力される一方、トランスファドライブギヤ８、トランス
ファドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となってい
るフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１
に入力される。ここで、自動変速装置２、センタデファ
レンシャル装置３及び前輪終減速装置１１等は、一体に
ケース１２内に設けられている。

【００２７】後輪終減速装置７に入力された駆動力は、
後輪左ドライブ軸１３rlを経て左後輪１４rlに伝達され
ると共に、後輪右ドライブ軸１３rrを経て右後輪１４rr
に伝達される。一方、前輪終減速装置１１に入力された
駆動力は、前輪左ドライブ軸１３flを経て左前輪１４fl
に伝達されると共に、前輪右ドライブ軸１３frを経て右
前輪１４frに伝達される。

【００２８】センタデファレンシャル装置３は、入力側
のトランスミッション出力軸２ａの後端には大径の第１
のサンギヤ１５が形成されており、この第１のサンギヤ
１５が小径の第１のピニオン１６と噛合して第１の歯車
列が形成されている。

【００２９】また、後輪への出力を行うリヤドライブ軸
４の前端には、小径の第２のサンギヤ１７が形成されて
おり、この第２のサンギヤ１７が大径の第２のピニオン
１８と噛合して第２の歯車列が形成されている。

【００３０】第１のピニオン１６と第２のピニオン１８
はピニオン部材１９に一体に形成されており、複数（例
えば３個）のピニオン部材１９が、キャリア２０に設け
た固定軸に回転自在に軸支されている。このキャリア２
０の前端には、トランスファドライブギヤ８が連結さ
れ、前輪への出力が行われる。

【００３１】また、キャリア２０には、前方からトラン
スミッション出力軸２ａが回転自在に挿入される一方、
後方からはリヤドライブ軸４が回転自在に挿入されて、
空間中央に第１のサンギヤ１５と第２のサンギヤ１７を
格納する。そして、複数のピニオン部材１９の各第１の
ピニオン１６が第１のサンギヤ１５に、また、各第２の
ピニオン１８が第２のサンギヤ１７に共に噛合されてい
る。

【００３２】こうして、入力側の第１のサンギヤ１５に
対し、第１，第２のピニオン１６，１８および第２のサ
ンギヤ１７を介して後輪側に噛み合い構成され、一方、
第１，第２のピニオン１６，１８のキャリア２０を介し
て前輪側に噛み合い構成され、リングギヤの無い複合プ
ラネタリギヤを構成している。

【００３３】そしてかかる複合プラネタリギヤ式センタ
デファレンシャル装置３は、第１，第２のサンギヤ１
５，１７、および、これらサンギヤ１５，１７の周囲に
複数個配置される第１，第２のピニオン１６，１８の歯
数を適切に設定することで差動機能を有する。また、第
１，第２のサンギヤ１５，１７と第１，第２のピニオン
１６，１８との噛み合いピッチ半径を適切に設定するこ
とで、基準トルク配分を所望の配分（例えば、後輪偏重
にした不等トルク配分）にすることができるようになっ
ている。

【００３４】さらに、センタデファレンシャル装置３
は、第１，第２のサンギヤ１５，１７と第１，第２のピ
ニオン１６，１８とを例えばはすば歯車にし、第１の歯
車列と第２の歯車列のねじれ角を異にしてスラスト荷重
を相殺させることなくスラスト荷重を残留させる。そし
て、ピニオン部材１９の両端で発生する摩擦トルクを、
第１，第２のピニオン１６，１８とキャリア２０に設け
た固定軸の表面に噛み合いによる分離、接線荷重の合成
力が作用し、摩擦トルクが生じるように設定し、入力ト
ルクに比例した差動制限トルクを得られるようにするこ
とで、このセンタデファレンシャル装置３自体によって
も差動制限機能が得られるようになる。

【００３５】センタデファレンシャル装置３の２つの出
力部材、すなわちキャリア２０と第２のサンギヤ１７と
の間には、差動制限手段としての動力配分制御装置５０
により制御される可変駆動力配分クラッチである油圧多
板クラッチ２１が設けられている。

【００３６】油圧多板クラッチ２１は、第２のサンギヤ
１７と一体のリヤドライブ軸４側に複数のドリブンプレ
ート２１ａが設けられ、キャリア２０側に複数のドライ
ブプレート２１ｂが交互に重ねて設けられている。そし
て、ケース１２側に配設されたピストン，押圧プレート
等により、動力配分制御装置５０で制御される油圧装置
と連結された油圧室（以上、油圧多板クラッチ２１の押
圧関連部品図示せず）の油圧で押圧され動作させられ
る。

【００３７】このため、油圧多板クラッチ２１が開放さ
れた状態では、センタデファレンシャル装置３によるト
ルク配分がそのまま出力されるが、油圧多板クラッチ２
１が完全に圧着するとセンタデファレンシャル装置３に
よるトルク配分が停止され、前後直結状態となる。

【００３８】油圧多板クラッチ２１の圧着力（締結トル
ク）は、動力配分制御装置５０で制御され、例えば基準
トルク配分が後輪偏重の、前後３５：６５とすると、前
後３５：６５から前後直結状態で得られるトルク配分、
５０：５０の間でトルク配分制御（すなわち、前軸と後
軸との差動回転を制限することによる動力配分制御）さ
れる。

【００３９】符号２５は車両のブレーキ駆動部を示し、
このブレーキ駆動部２５には、ドライバにより操作され
るブレーキペダル２６と接続されたマスターシリンダ２
７が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダ
ル２６を操作するとマスターシリンダ２７により、ブレ
ーキ駆動部２５を通じて、４輪１４fl，１４fr，１４r
l，１４rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリ
ンダ２８fl，右前輪ホイールシリンダ２８fr，左後輪ホ
イールシリンダ２８rl，右後輪ホイールシリンダ２８r
r）にブレーキ圧が導入され、４輪にブレーキがかかっ
て制動される。

【００４０】ブレーキ駆動部２５は、加圧源、減圧弁、
増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号
に応じて、各ホイールシリンダ２８fl，２８fr，２８r
l，２８rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入
自在に構成されている。

【００４１】各車輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rr
は、それぞれの車輪速度が車輪速度センサ（左前輪速度
センサ２９fl，右前輪速度センサ２９fr，左後輪速度セ
ンサ２９rl，右後輪速度センサ２９rr）により検出され
るようになっており、これら車輪速度の信号は制動力制
御装置４０、動力配分制御装置５０及び路面摩擦係数推
定装置６０に入力される。

【００４２】また、車両のハンドル部分には、ドライバ
によるハンドル３０の回転角（ハンドル角θH ）を検出
するハンドル角センサ３１が設けられており、ハンドル
角センサ３１からのハンドル角θH の信号は、制動力制
御装置４０及び動力配分制御装置５０に入力される。

【００４３】更に、車両のインストルメントパネル内の
運転席側には、車両に実際に生じているヨーレート（実
ヨーレート）γを検出するヨーレートセンサ３２が設け
られており、ヨーレートセンサ３２からの実ヨーレート
γの信号は制動力制御装置４０及び動力配分制御装置５
０に入力される。

【００４４】また、車両のセンターコンソール内には、
車両に生じている横加速度Ｇｙを検出する横加速度セン
サ３３が設けられており、横加速度センサ３３からの横
加速度Ｇｙの信号は動力配分制御装置５０に入力され
る。

【００４５】制動力制御装置４０は、車輪速度センサ２
９fl，２９fr，２９rl，２９rr，ハンドル角センサ３
１，ヨーレートセンサ３２からの信号、車両諸元を基に
目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレート
の微分値および両微分値の偏差を算出する。また、実ヨ
ーレートγと目標ヨーレートとの偏差（ヨーレート偏
差）Δγを算出し、上述の各値に基づいて、車両のアン
ダーステア傾向、あるいは、オーバーステア傾向を修正
する目標制動力を算出する。そして、車両のアンダース
テア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オー
バーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を
制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動部２
５に制御信号を出力し、選択車輪に目標制動力を付加し
て制動力制御を実行する。この制動力制御装置４０で演
算したヨーレート偏差Δγ及び制動力制御装置４０の作
動信号は動力配分制御装置５０に対しても出力される。
また、ドライバがブレーキペダル２６を踏んで、マスタ
ーシリンダ２７を介して生じるブレーキ力の信号が、路
面摩擦係数推定装置６０に入力される。

【００４６】動力配分制御装置５０には、上述の４輪車
輪速度、ハンドル角θH 、実ヨーレートγ、横加速度Ｇ
ｙ、ヨーレート偏差Δγ、制動力制御装置４０の作動信
号、トランスミッション制御装置（図示せず）から、ギ
ヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、エンジン制御装置（図示
せず）から、スロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ
及びエンジン出力トルクＴｅ、路面摩擦係数推定装置６
０から路面状態と油圧多板クラッチ２１に対する出力の
割り込み信号が入力される。そして、これらのパラメー
タを基に更に必要なパラメータの演算が行われる。すな
わち、動力配分制御装置５０では、４輪車輪速度からの
車速Ｖ（例えば４輪車輪速度の平均）の演算の他、ステ
アリングギヤ比Ｎｓの演算、更新が実行され、これら読
み込んだ、或いは、演算により求めたパラメータを基に
油圧多板クラッチ２１の締結力（基本クラッチ締結力）
ＦＯtbを演算して、この基本クラッチ締結力ＦＯtbに対
応した出力信号に変換して出力し、油圧多板クラッチ２
１を作動させる。

【００４７】路面摩擦係数推定装置６０は、車輪速度セ
ンサ２９fl，２９fr，２９rl，２９rrからそれぞれの車
輪速、制動力制御装置４０からドライバがブレーキペダ
ル２６を踏んでマスターシリンダ２７を介して生じるブ
レーキ力の信号等が入力され、ドライバがブレーキペダ
ル２６を踏んでいる主ブレーキ制動時に、動力配分制御
装置５０に対し油圧多板クラッチ２１の締結を解放方向
にさせる制御信号を出力して路面状態の推定を実行す
る。こうして、推定した路面状態の結果は、動力配分制
御装置５０に出力され、動力配分制御装置５０で基本ク
ラッチ締結力ＦＯtbを設定する際のパラメータとして用
いられる。

【００４８】路面摩擦係数推定装置６０は、図２に示す
ように、前後加速度演算部６１、すべり速度差変数演算
部６２、路面状態推定部６３から主要に構成されてい
る。

【００４９】前後加速度演算部６１は、車輪速度センサ
２９fl，２９fr，２９rl，２９rrから各車輪の車輪速度
ｖfl，ｖfr，ｖrl，ｖrrが入力され、これら４輪の平均
車輪速度を車体速度Ｖとして求め、この車体速度Ｖを微
分して車両の前後加速度ａxとして演算する。すなわ
ち、Ｖ＝（ｖfl＋ｖfr＋ｖrl＋ｖrr）／４ …（６）ａx＝ｄＶ／ｄｔ …（７）そして、演算した車両の前後加速度ａxは、路面状態推
定部６３に出力される。このように、前後加速度演算部
６１は、前後方向加速度演算手段として設けられてい
る。

【００５０】すべり速度差変数演算部６２は、車輪速度
センサ２９fl，２９fr，２９rl，２９rrから各車輪の車
輪速度ｖfl，ｖfr，ｖrl，ｖrrが、制動力制御装置４０
からドライバがブレーキペダル２６を踏んでマスターシ
リンダ２７を介して生じるブレーキ力の信号等が入力さ
れる。そして、ドライバがブレーキペダル２６を踏んで
いる主ブレーキ制動時に、動力配分制御装置５０に対し
油圧多板クラッチ２１の締結を解放方向にさせる制御信
号を出力して、以下の（１４）式、或いは、（１５）式
で定義するすべり速度差変数ｄｓを演算して路面状態推
定部６３に出力する。

【００５１】一般的に、静止時の後軸荷重Ｗｒに対して
前軸荷重Ｗｆが大きく、更に、減速時には前軸への荷重
移動の影響などによりＷｆ＞Ｗｒとなる。そのため、制
動時の車両の安定性を考慮して、主ブレーキの制動力
は、前輪偏重に働くように制御されている。

【００５２】更に、これらの影響を考慮した上で、次式
が成り立つように調整されるのが一般的である。２・Ｆfx／Ｗｆ＞２・Ｆrx／Ｗｒ …（８）

【００５３】μｆ、μｒを以下の（９）、（１０）式で
定義する。 μｆ＝２・Ｆfx／ｍｆ …（９） μｒ＝２・Ｆrx／ｍｒ …（１０）

【００５４】（９）、（１０）式を用いて（８）式を書
き直すと以下の（１１）式となる。 μｆ＞μｒ …（１１）

【００５５】このことから、ある一定の減速度ａxで減
速中の車両において、前後輪のすべり率に関して、図３
のような特性グラフを描くことができる。従って、以下
の（１２）式で示される高μ路面における前／後輪のす
べり速度差ｄｓHと、以下の（１３）式で示される低μ
路面における前／後輪のすべり速度差ｄｓLの間には、
ｄｓH＜ｄｓLのような関係が成り立つ。ｄｓH＝ｓfH−ｓrH＝（ｖrH−ｖfH）／Ｖ …（１２）ここで、ｓfHは高μ路面における前輪のすべり率、ｓrH
は高μ路面における後輪のすべり率、ｖfHは高μ路面に
おける前輪の平均車輪速度、ｖrHは高μ路面における後
輪の平均車輪速度である。ｄｓL＝ｓfL−ｓrL＝（ｖrL−ｖfL）／Ｖ …（１３）ここで、ｓfLは低μ路面における前輪のすべり率、ｓrL
は低μ路面における後輪のすべり率、ｖfLは低μ路面に
おける前輪の平均車輪速度、ｖrLは低μ路面における後
輪の平均車輪速度である。

【００５６】そして、上述の（１２）式、（１３）式を
一般化するため、すべり速度差変数ｄｓを以下の（１
４）式で定義する。ｄｓ＝（ｖr−ｖf）／Ｖ …（１４）すべり速度差変数ｄｓは、図３の関係からも明らかなよ
うに、高μ路面では小さくなり、低μ路面では逆に大き
な値となる。この関係を用いて、本実施の形態では路面
状態推定部６３において路面μを推定するのである。

【００５７】ここで、（１４）式には車体速度Ｖが式中
にあるが、無次元化の為のパラメータであり、極低速時
や、すべり速度が特に大きくなる領域以外では前輪の平
均車輪速度ｖfや、後輪の平均車輪速度ｖrに置き換えて
も実用上特に問題はない。本実施の形態では、一般的な
車速域、且つ緩制動時の路面μ推定を目的としているた
め、これを前輪の平均車輪速度ｖfで置き換えると次式
となる。ｄｓ＝（ｖr−ｖf）／ｖf …（１５）

【００５８】こうして、（１４）式、（１５）式からも
明らかなように、すべり速度差変数演算部６２は、車輪
速差演算手段としての機能を有している。

【００５９】路面状態推定部６３は、前後加速度演算部
６１から車両の前後加速度ａxが、すべり速度差変数演
算部６２からすべり速度差変数ｄｓが入力され、予め実
験・計算等により設定しておいた前後方向加速度とすべ
り速度差変数の分布と路面状態の関係のマップを基に路
面状態を推定する。

【００６０】前後方向加速度とすべり速度差変数の分布
と路面状態の関係のマップは、例えば、図４に示すよう
に設定され、各領域は以下の通りである。領域Ａ…図４
中の斜線の領域、すなわち、Ｃ3≧ａx≧−Ｃ3、或い
は、Ｃ4≧ｄｓ≧−Ｃ4の領域。この領域Ａに車両の前後
加速度ａxとすべり速度差変数ｄｓが分布する場合は、
路面状態の判定を保留する（前回の推定を保持する）。

【００６１】領域Ｂ…領域Ａを除いた、Ｃ1・ａx²＋Ｃ2
≧ｄｓ≧−Ｃ1・ａx²−Ｃ2の領域。この領域Ｂに車両の
前後加速度ａxとすべり速度差変数ｄｓが分布する場合
は、高μ路面を走行中と推定する。

【００６２】領域Ｃ…領域Ａを除いた、ｄｓ＞Ｃ1・ａx
²＋Ｃ2、或いは、ｄｓ＜−Ｃ1・ａx ²−Ｃ2の領域。この
領域Ｃに車両の前後加速度ａxとすべり速度差変数ｄｓ
が分布する場合は、低μ路面を走行中と推定する。

【００６３】尚、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4は、実験等により
設定するチューニングパラメータである。

【００６４】こうして、路面状態推定部６３で判定した
路面状態の推定結果は、動力配分制御装置５０に出力さ
れる。こうして、本実施の形態では、すべり速度差変数
演算部６２と路面状態推定部６３とで路面状態推定手段
としての機能を有している。

【００６５】このように本実施の形態によれば、車両の
前後加速度ａxとすべり速度差変数ｄｓを演算し、予め
設定しておいた前後方向加速度とすべり速度差変数の分
布と路面状態の関係のマップから路面μを推定するの
で、主ブレーキによる制動時や全輪に駆動力が働く場合
であっても、適切に路面状態を推定することができる。

【００６６】また、前後動力配分を行う差動制限装置を
有する４輪駆動車では、前後の車輪速差が抑制され路面
状態の判別が困難となるが、本実施の形態では、主ブレ
ーキ制動時に油圧多板クラッチ２１の締結を解放方向に
させることにより、前／後輪の不等制動力配分に応じた
速度差が現れ、精度の良い路面状態の推定が可能となっ
ている。

【００６７】尚、制動時に限らず、不等制動力・駆動力
配分の車両に対して上述の考え方を適用し、任意の少な
くとも２つの車輪速差からすべり速度差変数ｄｓを演算
し、前後加速度との関係から路面状態を推定することも
同様に可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
ブレーキによる制動時や全輪に駆動力が働く場合であっ
ても、適切に路面状態を推定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による、路面摩擦係数推
定装置を搭載した車両の駆動系の概略構成説明図

【図２】同上、路面摩擦係数推定装置の機能ブロック図

【図３】同上、減速中の車両における前後輪のすべり率
の特性の説明図

【図４】同上、前後方向加速度とすべり速度差変数の分
布と路面状態の関係のマップの説明図

【図５】従来技術の基となる前輪すべり率とタイヤが発
生する制動力と路面μの関係の説明図

【符号の説明】

３センタデファレンシャル装置（前後駆動力伝達手
段）１４fl、１４fr 前輪１４rl、１４rr 後輪２１油圧多板クラッチ（差動制限手段）２５ブレーキ駆動部２６ブレーキペダル２７マスターシリンダ２９fl、２９fr、２９rl、２９rr 車輪速度センサ４０制動力制御装置５０動力配分制御装置６０路面摩擦係数推定装置６１前後加速度演算部（前後方向加速度演算手段）６２すべり速度差変数演算部（車輪速差演算手段、
路面状態推定手段）６３路面状態推定部（路面状態推定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鳥居毅東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者瀬田至東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者松野浩二東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者米田毅東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者黒沢純一東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者牛島孝之東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内 (72)発明者井上浩一東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D046 AA01 BB23 BB28 GG07 HH08 HH21 HH23 HH25 HH26 HH36 HH42 HH46 JJ06 JJ24 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の前後方向加速度を演算する前後方
向加速度演算手段と、駆動力と制動力の少なくともどちらかが不均等に加わる
少なくとも２つの車輪の速度差を演算する車輪速差演算
手段と、上記前後方向加速度と上記車輪速差とに基づき、予め設
定しておいたこれら前後方向加速度と車輪速差との関係
と路面摩擦係数との関係から路面状態を推定する路面状
態推定手段と、を備えたことを特徴とする車両の路面摩擦係数推定装
置。
【請求項２】上記路面状態推定手段で用いる上記車輪
速差は、１輪の車輪速度と複数の車輪の速度の平均値の
どちらかで除算し無次元化して用いることを特徴とする
請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置。
【請求項３】上記車輪速差演算手段は、前１輪と後１
輪との間の車輪の速度差と、前２輪の平均車輪速度と後
２輪の平均車輪速度との間の速度差のどちらかを上記車
輪速差として演算することを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置。
【請求項４】上記前後方向加速度演算手段は、上記前
後方向加速度を、１輪の車輪速度と複数の車輪の平均車
輪速度のどちらかの微分値を演算して求めることを特徴
とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両
の路面摩擦係数推定装置。
【請求項５】駆動力を前軸側と後軸側とに伝達自在な
前後駆動力伝達手段と、前軸と後軸との間の差動回転を制限する差動制限手段と
を有し、上記路面状態推定手段で路面状態の推定を行う際には、
上記差動制限手段による差動回転の制限を緩和させるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記
載の車両の路面摩擦係数推定装置。
【請求項６】上記路面状態推定手段での路面状態の推
定は、ブレーキによる制動時に実行することを特徴とす
る請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両の路
面摩擦係数推定装置。