JP2006341826A - 車両の前後駆動力配分制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置と差動制限機構とを併設した４輪駆動車において、前後駆動力配分を行うクラッチの締結トルクを精度良く設定し、旋回性能とトラクション性能の高度な両立を図る。
【解決手段】駆動力配分制御部３０では、差動制限トルク補正値演算部３０ｈで、入力トルクＴCDに基づき差動制限トルク補正値ＴLSDSを推定演算する。また、トランスファトルク演算部３０ｉで、入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1に車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）を乗じてトランスファトルクＴLSD2を演算する。そして、トランスファトルク補正・出力部３０ｊで、トランスファトルクＴLSD2から差動制限トルク補正値ＴLSDSを減算して、トランスファトルクＴLSDを演算し出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、前後軸間における差動制限機構を備えた車両の前後駆動力配分制御装置に関する。

従来より、前後駆動力配分制御装置を搭載した車両では、車両運動性能において、前後軸間の差動制限トルクを増加させると、旋回性能が抑制される方向となり、また、トラクション性能が向上する方向となることが一般に知られている。このようなことから、例えば、特開２００４−２２５７１６号公報では、前後駆動力配分をクラッチの締結トルクにより制御する４輪駆動車において、エンジン側から入力されるトルクを推定し、この入力トルクを基に前後駆動力配分を制御する制御装置と、前後軸間における差動制限機構とを併設し、旋回性能とトラクション性能の両立を図る技術が開示されている。
特開２００４−２２５７１６号公報

しかしながら、上述の特許文献１のように、制御装置と差動制限機構とを併設した場合、差動制限機構が発生する差動制限トルクが考慮されずに制御装置から制御値が与えられると、総じて前後駆動力配分を行うクラッチの締結トルクが精度良く設定されず、目標とする車両挙動を得られない虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御装置と差動制限機構とを併設した４輪駆動車において、前後駆動力配分を行うクラッチの締結トルクを精度良く設定し、旋回性能とトラクション性能の高度な両立を図ることができる車両の前後駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、前後輪間の駆動力配分を可変するクラッチ手段と、前後軸間の差動を制限する差動制限機構と、車両の走行状態を示すパラメータに応じて上記クラッチ手段の締結トルクを演算する締結トルク演算手段と、上記差動制限機構で発生する差動制限トルクを推定する差動制限トルク推定手段と、上記締結トルク演算手段で演算した締結トルクから上記差動制限トルク推定手段で推定した差動制限トルクを減じて補正したトルク値を基に上記クラッチ手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の前後駆動力配分制御装置によれば、制御装置と差動制限機構とを併設した４輪駆動車において、前後駆動力配分を行うクラッチの締結トルクを精度良く設定し、旋回性能とトラクション性能の高度な両立を図ることが可能となる。

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５は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両全体の駆動系の概略構成を示す説明図、図２は駆動力配分制御部の機能ブロック図、図３は駆動力配分制御プログラムのフローチャート、図４は入力トルク感応トランスファトルクの特性図、図５は車体すべり角速度補正係数の特性図である。

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、トランスファドライブギヤ３、トランスファドリブンギヤ４を経てセンタデファレンシャル装置５に伝達される。

センタデファレンシャル装置５に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸６、プロペラシャフト７、ドライブピニオン軸部８を介して後輪終減速装置９に入力される一方、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。

後輪終減速装置９に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１２rlを経て左後輪１３rlに伝達される一方、後輪右ドライブ軸１２rrを経て右後輪１３rrに伝達される。また、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１２flを経て左前輪１３flに伝達される一方、前輪右ドライブ軸１２frを経て右前輪１３frに伝達される。

センタデファレンシャル装置５は、リングギヤ１４がトランスファドリブンギヤ４と一体に構成されており、このリングギヤ１４がダブルプラネタリギヤ１５と噛合されている。フロントドライブ軸１０は後方に延出され、リングギヤ１４の回転軸芯を挿通されており、フロントドライブ軸１０に設けたサンギヤ１６とダブルプラネタリギヤ１５とが噛合されている。

フロントドライブ軸１０は、サンギヤ１６の後方に更に延出され、また、ダブルプラネタリギヤ１５を軸支するキャリア１７は後方に延出されて、これらフロントドライブ軸１０の後端側とキャリア１７との間に、クラッチ手段としての湿式多板クラッチ（トランスファクラッチ）１８が配設されている。

トランスファクラッチ１８は、キャリア１７の内面にアウタプレート１８ａが、フロントドライブ軸１０にインナプレート１８ｂが、それぞれ交互に重ねて構成されている。トランスファクラッチ１８は、ピストン１８ｃにより押圧自在に構成されており、ピストン１８ｃは、差動制限機構１９を介してリヤドライブ軸６の前端と連結されている。この差動制限機構１９は、例えば、ドグ形状を成しており、カム面１９ａにより、前後軸間の差回転に応じた押圧力を発生し、前後軸間の差動制限力を生じるように構成されている。

更に、ピストン１８ｃには、トランスファクラッチ駆動部３１により駆動される図示しない電磁石が設けられており、駆動力配分制御部３０からの制御信号でトランスファクラッチ駆動部３１を通じて押圧力（トランスファトルク）を電子制御自在に構成されている。

車両には、駆動力配分制御部３０で後述の如く実行する駆動力配分制御に必要なパラメータを検出するための、センサ類が設けられている。すなわち、各車輪１３fl，１３fr，１３rl，１３rrの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrにより検出され、実際に車両に生じている横加速度（以下、実横加速度と略称）（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が横加速度センサ２２により検出され、実際に車両に生じているヨーレート（以下、実ヨーレートと略称）γがヨーレートセンサ２３により検出され、アクセル開度θACCがアクセル開度センサ２４により検出され、エンジン回転数ＮEがエンジン回転数センサ２５により検出されて、駆動力配分制御部３０に入力される。

そして、駆動力配分制御部３０は、上述の各入力信号に基づいて、トランスファクラッチ１８による前後駆動力配分をトランスファトルクＴLSDとして演算し、トランスファクラッチ駆動部３１に出力するように構成されている。

すなわち、駆動力配分制御部３０は、図２に示すように、車速演算部３０ａ、車体すべり角速度演算部３０ｂ、エンジン出力トルク演算部３０ｃ、トランスミッションギヤ比演算部３０ｄ、入力トルク演算部３０ｅ、入力トルク感応トランスファトルク演算部３０ｆ、車体すべり角速度補正係数演算部３０ｇ、差動制限トルク補正値演算部３０ｈ、トランスファトルク演算部３０ｉ、トランスファトルク補正・出力部３０ｊから主要に構成されている。

車速演算部３０ａは、４輪の車輪速度センサ、すなわち、各車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrから各車輪１３fl，１３fr，１３rl，１３rrの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが入力される。そして、例えば、これらの平均を演算することにより車速Ｖ（＝（ωfl＋ωfr＋ωrl＋ωrr）／４）を演算し、車体すべり角速度演算部３０ｂ、トランスミッションギヤ比演算部３０ｄに出力する。

車体すべり角速度演算部３０ｂは、横加速度センサ２２から実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、ヨーレートセンサ２３から実ヨーレートγが入力され、車速演算部３０ａから車速Ｖが入力される。

そして、以下の（１）式により、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を演算し、車体すべり角速度補正係数演算部３０ｇに出力する。
（ｄβ／ｄｔ）＝｜（（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）／Ｖ）−γ｜ …（１）

エンジン出力トルク演算部３０ｃは、アクセル開度センサ２４からアクセル開度θACCが、エンジン回転数センサ２５からエンジン回転数ＮEが入力される。そして、これらアクセル開度θACCとエンジン回転数ＮEを基に、予め設定しておいたエンジン特性のマップを参照してエンジントルクＴEGを求め、このエンジントルクＴEGを入力トルク演算部３０ｅに出力する。

トランスミッションギヤ比演算部３０ｄは、エンジン回転数センサ２５からエンジン回転数ＮEが入力され、車速演算部３０ａから車速Ｖが入力される。そして、以下の（２）式によりトランスミッションギヤ比ＧTMを演算して入力トルク演算部３０ｅに出力する。
ＧTM＝（ＮE・Ｒｔ）／（（Ｖ／３．６）・Ｇfin） …（２）
ここで、Ｒｔはタイヤ径、Ｇfinはファイナルギヤ比である。

入力トルク演算部３０ｅは、エンジン出力トルク演算部３０ｃからエンジントルクＴEGが入力され、トランスミッションギヤ比演算部３０ｄからトランスミッションギヤ比ＧTMが入力されて、以下の（３）式により入力トルクＴCDを演算し、入力トルク感応トランスファトルク演算部３０ｆ、及び、差動制限トルク補正値演算部３０ｈに出力する。
ＴCD＝ＴEG・ＧTM …（３）

入力トルク感応トランスファトルク演算部３０ｆは、横加速度センサ２２から実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、入力トルク演算部３０ｅから入力トルクＴCDが入力される。そして、これら実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）及び入力トルクＴCDを基に、予め実験、計算等により設定しておいたマップを参照して入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1を演算し、トランスファトルク演算部３０ｉに出力する。

この入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1のマップは、例えば、図４に示すように設定されており、入力トルクＴCDが大きいほど高く、実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が大きいほど低く設定される。

車体すべり角速度補正係数演算部３０ｇは、車体すべり角速度演算部３０ｂから車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）が入力され、予め実験、計算等により設定されたマップを参照して、車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）を演算する。

この車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）のマップは、例えば、図５に示すように設定されており、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）が大きいほど大きく設定される。尚、車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）は、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）が（ｄβ／ｄｔ）ｃで１．０となり、（ｄβ／ｄｔ）ｃより小さい領域では１．０より小さな値となり、（ｄβ／ｄｔ）ｃより大きい領域では１．０より大きな値となる。

差動制限トルク補正値演算部３０ｈは、差動制限トルク推定手段として設けられているものであり、入力トルク演算部３０ｅから入力トルクＴCDが入力される。そして、以下の（４）式により差動制限トルク補正値ＴLSDSを推定演算し、トランスファトルク補正・出力部３０ｊに出力する。
ＴLSDS＝α・ＴCD …（４）
ここで、αは、予め実験、計算等により求めておいた差動制限機構１９のバイアス率である。尚、差動制限トルク補正値ＴLSDSは、（４）式のように演算して求めるのではなく、予め設定しておいたマップを参照して設定するようにしても良い。

トランスファトルク演算部３０ｉは、入力トルク感応トランスファトルク演算部３０ｆから入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1が入力され、車体すべり角速度補正係数演算部３０ｇから車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）が入力される。そして、以下の（５）式により、トランスファトルクＴLSD2を演算し、トランスファトルク補正・出力部３０ｊに出力する。
ＴLSD2＝Ｋ（ｄβ／ｄｔ）・ＴLSD1 …（５）
すなわち、トランスファトルク演算部３０ｉは、締結トルク演算手段として設けられている。

トランスファトルク補正・出力部３０ｊは、差動制限トルク補正値演算部３０ｈから差動制限トルク補正値ＴLSDSが入力され、トランスファトルク演算部３０ｉからトランスファトルクＴLSD2が入力される。そして、以下の（６）式に示すように、トランスファトルクＴLSD2から差動制限トルク補正値ＴLSDSを減じて補正し、トランスファトルクＴLSDを演算し、トランスファクラッチ駆動部３１に出力する。
ＴLSD＝ＴLSD2−ＴLSDS …（６）
このように、トランスファトルク補正・出力部３０ｊは、制御手段として設けられている。

次に、上述の駆動力配分制御部３０で実行される駆動力配分制御について、図３のフローチャートで説明する。この図３のフローチャートは、駆動力配分制御プログラムを示すもので、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要なパラメータ、すなわち、車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrからの車輪速度ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、横加速度センサ２２からの実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、ヨーレートセンサ２３からの実ヨーレートγ、アクセル開度センサ２４からのアクセル開度θACC、エンジン回転数センサ２５からのエンジン回転数ＮEを読み込む。

次いで、Ｓ１０２に進み、車速演算部３０ａにおいて車速Ｖを演算する。

次に、Ｓ１０３に進み、車体すべり角速度演算部３０ｂにおいて、前述の（１）式により車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を演算する。

次いで、Ｓ１０４に進み、エンジン出力トルク演算部３０ｃにおいて、予め設定しておいたエンジン特性のマップを参照してエンジントルクＴEGを演算する。

次に、Ｓ１０５に進み、トランスミッションギヤ比演算部３０ｄにおいて、前述の（２）式によりトランスミッションギヤ比ＧTMを演算する。

次いで、Ｓ１０６に進み、入力トルク演算部３０ｅにおいて、前述の（３）式により入力トルクＴCDを演算する。

次に、Ｓ１０７に進み、入力トルク感応トランスファトルク演算部３０ｆにおいて、予め実験、計算等により設定しておいたマップを参照して入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1を演算する。

次いで、Ｓ１０８に進み、車体すべり角速度補正係数演算部３０ｇにおいて、予め実験、計算等により設定されたマップを参照して、車体すべり角速度補正係数Ｋ（ｄβ／ｄｔ）を演算する。

次に、Ｓ１０９に進み、差動制限トルク補正値演算部３０ｈにおいて、前述の（４）式により差動制限トルク補正値ＴLSDSを推定演算する。

次いで、Ｓ１１０に進み、トランスファトルク演算部３０ｉにおいて、前述の（５）式によりトランスファトルクＴLSD2を演算する。

そして、Ｓ１１１に進み、トランスファトルク補正・出力部３０ｊにおいて、前述の（６）式によりトランスファトルクＴLSDを演算し、出力してプログラムを抜ける。

このように本発明の実施の形態によれば、演算により求めたトランスファトルクＴLSD2から差動制限トルク補正値ＴLSDSを減じて補正し、この補正したトランスファトルクＴLSDを制御するようになっているので、差動制限機構１９が発生する差動制限トルク分の値が除かれて駆動力配分制御部３０で設定するトランスファトルクＴLSDが的確な値となり、駆動力配分制御部３０で設定するトランスファトルクＴLSDにより、旋回性能とトラクション性能の高度な両立を図ることが可能となっている。

また、差動制限機構１９が発生する差動制限トルクの値分を除く補正は、入力トルク感応トランスファトルクＴLSD1を演算する段階において、マップの傾きを緩やかにしておくことも考えられるが、この場合、特に、実横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が高い場合で車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）が大きく、大きなトランスファトルクが必要な場合において、必要なトランスファトルクが得られなくなる虞がある。これに対し、本発明の実施の形態では、差動制限機構１９が発生する差動制限トルクの値分を除く補正は、最後のトランスファトルク補正・出力部３０ｊでの減算により行われるようになっているため、上述のような虞がない。

尚、本実施の形態では、リングギヤを備えたセンタデファレンシャル装置５において、トランスファクラッチ１８と差動制限機構１９とを備えた例で説明しているが、他の公知の機構のセンタデファレンシャル装置であっても良い。また、トランスファクラッチと差動制限機構とを有する前後駆動力配分装置であれば、センタデファレンシャル構造を有しないものであっても良い。

車両全体の駆動系の概略構成を示す説明図 駆動力配分制御部の機能ブロック図 駆動力配分制御プログラムのフローチャート 入力トルク感応トランスファトルクの特性図 車体すべり角速度補正係数の特性図

符号の説明

１ エンジン
５ センタデファレンシャル装置
６ リヤドライブ軸
１０ フロントドライブ軸
１３fl，１３fr，１３rl，１３rr 車輪
１８ トランスファクラッチ（クラッチ手段）
１９ 差動制限機構
３０ 駆動力配分制御部
３０ｈ 差動制限トルク補正値演算部（差動制限トルク推定手段）
３０ｉ トランスファトルク演算部（締結トルク演算手段）
３０ｊ トランスファトルク補正・出力部（制御手段）

Claims (4)

1. 前後輪間の駆動力配分を可変するクラッチ手段と、
   前後軸間の差動を制限する差動制限機構と、
   車両の走行状態を示すパラメータに応じて上記クラッチ手段の締結トルクを演算する締結トルク演算手段と、
   上記差動制限機構で発生する差動制限トルクを推定する差動制限トルク推定手段と、
   上記締結トルク演算手段で演算した締結トルクから上記差動制限トルク推定手段で推定した差動制限トルクを減じて補正したトルク値を基に上記クラッチ手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の前後駆動力配分制御装置。
2. 上記締結トルク演算手段は、少なくともエンジン側から入力されるトルクに応じて上記クラッチ手段の締結トルクを演算することを特徴とする請求項１記載の車両の前後駆動力配分制御装置。
3. 上記締結トルク演算手段は、少なくとも車体すべり角速度に応じて上記クラッチ手段の締結トルクを演算することを特徴とする請求項２記載の車両の前後駆動力配分制御装置。
4. 上記差動制限トルク推定手段は、エンジン側から入力されるトルクに基づいて上記差動制限機構で発生する差動制限トルクを推定す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前後駆動力配分制御装置。

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