JP2008184030A - 車両用差動制限装置の制御装置 - Google Patents

車両用差動制限装置の制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の発進時や走行時に左右の駆動輪に差動制限トルクを付与するとき車両の偏向の発生を好適に抑制することが可能な車両用差動制限装置を提供する。
【解決手段】車両の状態量に基づいて差動制限トルクΔＴを算出する差動制限トルク算出手段６０と、予め設定された偏向許容ヨーレイトと車両の実ヨーレイトとに基づいて差動制限トルク上限ガード値ΔＴを算出する差動制限トルク上限ガード値算出手段６２と、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクΔＴを得るために、差動制限トルク上限ガード値算出手段６２により算出された差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を用いて差動制限トルク算出手段６２により算出された差動制限トルクΔＴを制限する上限ガード処理手段７２とを、含むことから、差動状態に応じた最適な差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が得られるので、路面状況に応じた差動制限トルクΔＴが付与され、車両の偏向が好適に抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の差動歯車装置により差動が許容される左右の駆動輪の差動を制限するための差動制限トルクをその左右の駆動輪に付与する車両用差動制限装置の制御装置に関するものである。
駆動源により発生させられる駆動力を左右の駆動輪に分配するとともにそれら左右の駆動輪の差動を許容する車両の差動歯車装置において、その差動作用を制限するための差動制限トルクを左右の駆動輪に付与する差動制限装置が知られている。例えば特許文献１の車両用差動制限装置がそれである。この差動制限装置によれば、駆動源から伝達された駆動力を差動歯車装置によって左右の駆動輪の差動を許容しつつそれら左右の駆動輪へ配分するとき、それら左右の駆動輪の回転差やアクセル開度に基づいて差動制限トルクがそれぞれ決定され、車速等の車両状態に応じてその差動制限トルクが左右の駆動輪に付与されるようになっている。このようにすれば、低μ路側の駆動輪の空転が抑制され、駆動源の出力が効率よく駆動輪に伝達されるとともに、高い発進、加速応答性能が得られる。
特開平８−００２２７７号公報
ところで、上記差動制限装置によって差動制限トルクが左右の駆動輪に付与されると、それら左右の駆動輪に発生するトルク差に基づいて車両の重心まわりのモーメントが発生し、車両が過剰に偏向する可能性があった。特に、左右の駆動輪が接地する路面の摩擦係数μが相互に異なる異μ路或いはまたぎ路である車両の発進走行の場合には、左右の駆動輪のタイヤ摩擦円（タイヤの接地中心点から面方向に限界摩擦力の大きさを示す円）が相違するため、上記差動制限トルクに基づいて発生する左右の駆動輪のトルク差に起因して車両が偏向し易くなるという不都合があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両の発進時や走行時において、左右の駆動輪に差動制限トルクを付与するとき車両の偏向の発生を好適に抑制することが可能な車両用差動制限装置を提供することにある。
かかる目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 車両の差動歯車装置によって許容される左右の駆動輪の差動作用を制限するための差動制限トルクをその左右の駆動輪に付与する車両用差動制限装置の制御装置であって、(b) 車両の状態量に基づいて前記差動制限トルクを算出する差動制限トルク算出手段と、(c) 予め設定された偏向許容ヨーレイトと車両の実ヨーレイトとに基づいて差動制限トルク上限ガード値を算出する差動制限トルク上限ガード値算出手段と、(d) 前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを得るために、その差動制限トルク上限ガード値算出手段により算出された差動制限トルク上限ガード値を用いて前記差動制限トルク算出手段により算出された差動制限トルクを制限する上限ガード処理手段とを、含むことを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトと前記予め設定された偏向許容ヨーレイトとの差が小さくなるように前記差動制限トルク上限ガード値を算出することを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも低い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を増加させることを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明は、請求項２または３にかかる発明において、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも高い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を減少させることを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明は、請求項２乃至４のいずれかにかかる発明において、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の舵角に応じて前記偏向許容ヨーレイトを変更することを特徴とする。
また、請求項６にかかる発明は、請求項２乃至５のいずれかにかかる発明において、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両に入力される入力モーメントとその車両の操舵角とを入力とし且つ計算ヨーレイトを出力とする車両の運動方程式を解いて得られた数式モデルに、オブサーバが実際のヨーレイトと前記計算ヨーレイトとの偏差に基づく状態量の推定値を付与して得られる逆モデルを用い、前記計算ヨーレイトとしての前記変更許容ヨーレイトを実現するために必要なモーメントを算出し、その必要なモーメントに基づいてその必要なモーメントを発生するために必要な前記左右の駆動輪のトルク差を前記差動制限トルク上限ガード値として算出することを特徴とする。
また、請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６のいずれかにかかる発明において、(a) 前記左右の駆動輪に前記差動制限トルクを付与するとその駆動輪がスリップ傾向となることを判定するスリップ傾向判定手段と、(b) そのスリップ傾向判定手段により前記差動制限トルクを付与すると前記駆動輪がスリップ傾向となることが判定されると、前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを、前記スリップ傾向を抑制するために予め設定された最小差動制限トルクとするスリップ抑制手段とを、含むことを特徴とする。
請求項１にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、(a) 車両の差動歯車装置によって許容される左右の駆動輪の差動作用を制限するための差動制限トルクをそれら左右の駆動輪に付与する車両用差動制限装置の制御装置であって、(b) 車両の状態量に基づいて前記差動制限トルクを算出する差動制限トルク算出手段と、(c) 予め設定された偏向許容ヨーレイトと車両の実ヨーレイトとに基づいて差動制限トルク上限ガード値を算出する差動制限トルク上限ガード値算出手段と、(d) 前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを得るために、その差動制限トルク上限ガード値算出手段により算出された差動制限トルク上限ガード値を用いて前記差動制限トルク算出手段により算出された差動制限トルクを制限する上限ガード処理手段とを、含むことから、差動状態に応じた最適な差動制限トルク上限ガード値が得られるので、路面状況に応じた差動制限トルクが付与され、車両の偏向が好適に抑制される。
また、請求項２にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトと前記予め設定された偏向許容ヨーレイトとの差が小さくなるように前記差動制限トルク上限ガード値を算出することから、車両の偏向が抑制されかつ駆動力を得るように、差動制限トルク上限ガード値が必要かつ十分な適切な値に算出される。
また、請求項３にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも低い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を増加させることから、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクの制限が緩和されるので、車両の実際のヨーレイトが偏向許容ヨーレイトに近接させられ、路面状態に拘わらず、偏向を生じさせない走行が可能となる。
また、請求項４にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも高い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を減少させることから、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクの制限が強化されるので、車両の実際のヨーレイトが偏向許容ヨーレイトを超えることが防止され、路面状態に拘わらず、偏向を生じさせない走行が可能となる。
また、請求項５にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の舵角に応じて前記偏向許容ヨーレイトを変更することから、差動制限トルク上限ガード値が一定値に設定される場合に比較して、搭乗者が車両の偏向を感じないように、車両の舵角すなわち旋回程度に応じて必要かつ十分な適切な値に設定される。
また、請求項６にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両に入力される入力モーメントとその車両の操舵角とを入力とし且つ計算ヨーレイトを出力とする車両の運動方程式を解いて得られた数式モデルに、オブサーバが実際のヨーレイトと前記計算ヨーレイトとの偏差に基づく状態量の推定値を付与して得られる逆モデルを用い、前記計算ヨーレイトとしての前記変更許容ヨーレイトを実現するために必要なモーメントを算出し、その必要なモーメントに基づいてその必要なモーメントを発生するために必要な前記左右の駆動輪のトルク差を前記差動制限トルク上限ガード値として算出するものであることから、逐次、実際のヨーレイトと前記計算ヨーレイトとの偏差に基づく状態量で逆モデルが補正されるので、路面状況による車両走行状態に応じた最適な差動制限トルク上限ガード値が得られ、たとえば車両発進時のトラクションと車両の偏向防止との両立が可能となる。
また、請求項７にかかる発明の車両用差動制限装置の制御装置によれば、(a) 前記左右の駆動輪に前記差動制限トルクを付与するとその駆動輪がスリップ傾向となることを判定するスリップ傾向判定手段と、(b) そのスリップ傾向判定手段により前記差動制限トルクを付与すると前記駆動輪がスリップ傾向となることが判定されると、前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを前記スリップ傾向を抑制するために予め設定された最小差動制限トルクとするスリップ抑制手段とを、含むので、差動制限トルクの付与によってスリップ傾向が発生するためにかえって逆効果となる場合には、その差動制限トルクが予め設定された最小差動制限トルクとされて、そのスリップ傾向が抑制される。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が好適に適用される駆動力伝達装置１０を有する前後輪駆動車両の構成を説明する骨子図である。この図１において、駆動力源であるエンジン１２により発生させられた駆動力（駆動トルク）は、自動変速機１４、前輪用差動歯車装置１６、及び左右１対の前輪車軸１８ｌ、１８ｒを介して左右１対の前輪２０ｌ、２０ｒへ伝達される一方、中央差動歯車装置（センターデフ）２２、駆動力伝達軸であるプロペラシャフト２４、後輪用差動歯車装置２６、及び左右１対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒを介して、左右１対の後輪３０ｌ、３０ｒへ伝達される。ここで、図１に示すように、本実施例の駆動力伝達装置１０では、上記後輪用差動歯車装置２６による駆動力の配分に係る駆動輪としての後輪３０の回転軸と上記プロペラシャフト２４の回転軸とが相互に直交するように配設されている。
上記駆動力伝達装置１０には、後輪用差動歯車装置２６を制御するために供給される油圧等を制御する油圧回路３４と、その油圧回路３４に備えられた図示しない電磁制御弁等を介してその油圧回路３４から後輪用差動歯車装置２６内に供給される油圧等を制御する電子制御装置３６とが、設けられている。
上記エンジン１２は、例えば、吸気管内或いは気筒内へ供給或いは噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記自動変速機１４は、例えば、上記エンジン１２から入力される回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力する有段式の自動変速機（オートマチックトランスミッション）であり、前進変速段、後進変速段、及びニュートラルのうち何れかが選択的に成立させられ、それぞれの変速比γに応じた速度変換が成される。なお、この自動変速機１４の入力軸は、図示しないトルクコンバータ等を介して上記エンジン１２の出力軸に連結されている。
前記電子制御装置３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を含んで構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行する所謂マイクロコンピュータを含み、例えば、前記油圧回路３４に備えられた電磁制御弁に供給される電流の指令値を制御することにより後輪用差動歯車装置２６に備えられた後述するクラッチＣ１およびＣ２へ供給されるその油圧を制御することで、後述する左右輪トルク差制御や差動制限制御等を実行する。また、前記動力伝達装置１０には、車速に対応する前記後輪３０の実際の回転速度を検出する車輪速センサ、前記自動変速機１４の変速段を検出するシフト段センサ、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度θACC を検出するアクセルセンサ、前記エンジン１２の給排気管内に設けられた図示しないスロットル弁の実際の開度を検出するスロットルセンサ、そのエンジン１２の実際の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ、左右の前輪２０ｌ、２０ｒ、左右の後輪３０ｌ、３０ｒの実際の回転速度をそれぞれ検出する車輪回転速度センサ、ステアリングホイールによる舵角θSWを検出する舵角センサ、および前後Ｇを検出する前後Ｇセンサ等が設けられており、それぞれのセンサから車速を表す信号、シフト段を表す信号、スロットル開度を表す信号、エンジン回転速度を表す信号、各車輪の回転速度を表す信号、ステアリングホイールによる舵角θSWを表す信号、及び前後加速度を表す信号等が前記電子制御装置３６へ供給されるようになっている。
図２は、後輪用差動歯車装置２６の構成を説明する骨子図である。図２に示されるように、後輪用差動歯車装置２６には、エンジン１２より中央差動歯車装置２２を介して回転駆動されるプロペラシャフト２４の端部に接続された傘歯車３８、およびその傘歯車３８と噛み合う傘歯車４０を介して駆動力が入力され、その駆動力を左右の後輪３０ｌ、３０ｒへ配分する駆動力配分装置としても機能する。この後輪用差動歯車装置２６は、駆動力を前記左右の後輪３０ｌ、３０ｒに配分するための差動装置本体４２と、その差動装置本体４２に隣接して後輪車軸２８ｌ、２８ｒと同軸に配設された遊星歯車式の変速装置４４と、その変速装置４４の動力伝達を選択的に成立させる切換ブレーキＢと、その変速装置４４の出力を１対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒに選択的に伝達する第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２とを、備えている。
差動装置本体４２は、リングギヤＲ１、互いに噛み合う複数対のピニオンギアＰ１およびＰ２、それらピニオンギヤＰ１およびＰ２を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ１、および上記複数対のピニオンギヤＰ１およびＰ２を介してリングギヤＲ１と噛み合うサンギヤＳ１を備えたダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、そのギヤ比ρは（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）はたとえば０．５程度に設定されている。上記リングギヤＲ１は、差動装置４２のケース４６内にそのケース４６と一体的に設けられており、プロペラシャフト２４の回転が傘歯車３８および４０によって減速されて伝達される。キャリヤＣＡ１は、左後輪車軸２８ｌを介して左後輪３０ｌに接続されている。サンギヤＳ１は、右後輪車軸２８ｒを介して右後輪３０ｒに連結されている。
変速装置４４は、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ３、そのピニオンギヤＰ３を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ２、および上記ピニオンギヤＰ３を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を備えたシングルピニオン型の遊星歯車装置で構成される。上記サンギヤＳ２は、ケース４６と一体的に連結されており、変速装置４４の入力部材として機能する。上記キャリヤＣＡ２は、切換ブレーキＢを介して非回転部材４５に選択的に連結される。上記リングギヤＲ２は、変速装置４４の出力部材として機能し、第１クラッチＣ１を介して差動装置本体４２のキャリヤＣＡ１および左後輪車軸２８ｌに選択的にスリップ係合されると共に、第２クラッチＣ２を介して差動装置本体４２のサンギヤＳ１および右後輪車軸２８ｒに選択的にスリップ係合されるようになっている。なお、切換ブレーキＢ、第１クラッチＣ１、および第２クラッチＣ２は、それぞれスリップ係合可能な多板式の摩擦係合装置で、電子制御装置３６によって油圧回路３４の制御弁が切り換えられることにより係合或いは解放されると共に、必要に応じてスリップ係合時の伝達トルク容量が制御される。
以上のように構成された後輪用差動歯車装置２６において、切換ブレーキＢ、第１クラッチＣ１、および第２クラッチＣ２が共に解放状態とされる非制御時では、変速装置４４は空転状態となるので差動装置本体４２のみが機能し、左右の後輪３０ｌ、３０ｒの差動が許容されつつ、左右の後輪３０ｌ、３０ｒへ均等に駆動力が配分される。これにより、直進時においては、差動装置本体４２は一体的に回転され、左右の後輪３０ｌ、３０ｒの回転数は略同回転となる。このとき、トルク移動および差動制限は行われず、後輪用差動歯車装置２６は通常のオープンデフとして機能する。
発進走行時において切換ブレーキＢが解放されると、変速装置４４のキャリヤＣＡ２が解放され、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間の動力伝達が遮断された状態で、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が完全係合されると、後輪用差動歯車装置２６はノンスリップデフとして機能し、左右の後輪３０ｌ、３０ｒが同回転および同駆動力となるが、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の部分係合が行われると、右側の後輪車軸２８ｒおよび右後輪３０ｒと左側の後輪車軸２８ｌおよび左後輪３０ｌとの間の差動回転が拘束されるので、その第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合容量に対応した差動制限トルクΔＴが左右の後輪３０ｌ、３０ｒに付与され、左右の後輪３０ｌ、３０ｒの差動制限制御が行われるようになっている。この差動制限制御において、上記第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は差動制限クラッチ或いは差動制限装置として機能している。また、この差動制限制御は、後述のように、左右の後輪３０ｌ、３０ｒが接地する路面の摩擦係数μが相互に異なる異μ路或いはまたぎ路である車両の発進走行時に、車両の偏向を防止するためにも用いられる。
また、旋回走行中において切換ブレーキＢが係合されると変速装置４４のキャリヤＣＡ２がロックされ、リングギヤＲ２は入力回転( サンギヤＳ２の回転) に対して逆回転で減速されて出力される。この状態で、第１クラッチＣ１がスリップ係合されると、リングギヤＲ２の出力がキャリヤＣＡ１、左側の後輪車軸２８ｌ、および左後輪３０ｌに伝達され、左後輪３０ｌの駆動力が減少させられ、右後輪３０ｒの駆動力が相対的に増大させられる。同時に、左後輪３０ｌの回転数がスリップ係合により減速されるため、差動装置本体４２によって、右後輪３０ｒは増速させられる。この駆動力制御は、たとえば左旋回中等にアンダーステアを抑制するとき、或いは右旋回中にオーバステアを抑制するときに実行される。反対に、第２クラッチＣ２がスリップ係合されると、リングギヤＲ２の出力が右側の後輪車軸２８ｒおよび右後輪３０ｒに伝達され、右後輪３０ｒの駆動力が減少させられ、左後輪３０ｌの駆動力が相対的に増大させられる。同時に、右後輪３０ｒの回転数がスリップ係合により減速されるため、差動装置本体４２によって、左後輪３０ｌは増速させられる。この制御は、たとえば右旋回中等にアンダーステアを抑制するとき、或いは左旋回中にオーバステアを抑制するときに実行される。
図３は、電子制御装置３６の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図３において、差動制限トルク算出手段６０は、予め設定された関係から、左後輪３０ｌおよび右後輪３０ｒの回転速度差( 駆動輪車速差）ΔＶRD、アクセル開度θACC 等の車両の状態量に基づいて前記差動制限トルクΔＴを算出する。たとえば、予め記憶された関係( ΔＴV ＝Ｃ×ΔＶRD) から、実際の回転速度差ΔＶRWに基づいて回転速度差由来の差動制限トルクΔＴV を算出するとともに、予め記憶された関係( ΔＴA ＝Ｋ×θACC ・ΔＶRD) から、実際の回転速度差ΔＶRWに基づいてアクセル開度由来の差動制限トルクΔＴA を算出する。上記定数Ｃは、一定値であってもよいが、車速の増加に伴って小さい値となる車速Ｖの関数であってもよい。また、上記定数Ｋは、一定値であってもよいが、横Ｇ（横方向加速度）が大きくなるほど大きい値となる横Ｇの関数であってもよい。そして、上記差動制限トルク算出手段６０は、所定値よりも高い高車速である場合は上記アクセル開度由来の差動制限トルクΔＴA を上記差動制限トルクΔＴとして決定し、所定値よりも低い低車速であるとき、ΔＴA ＞ΔＴV である場合はまたぎ路でないと推定されて差動制限トルクΔＴA を上記差動制限トルクΔＴとして決定するが、反対にΔＴV ＞ΔＴA である場合は異μ路或いはまたぎ発進路であると推定されて差動制限トルクΔＴV を上記差動制限トルクΔＴとして決定する。
差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、予め記憶された関係から、実際の車両のヨーレイトＹＲ、予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA 、およびステアリングホイールによる舵角θSWに基づいて、差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を算出する。すなわち、差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両の実ヨーレイトＹＲと偏向許容ヨーレイトＹＲA とを比較し、それら車両の実ヨーレイトＹＲと予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA との差が小さくなるように差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を算出し、車両状態（路面状況）に最適な差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を出力する。上記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、実際の車両のヨーレイトＹＲが予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも低い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を増加させるが、実際の車両のヨーレイトＹＲが予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも高い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を減少させる。上記予め記憶された関係はこのように設定されている。上記車両のヨーレイトＹＲは、車両の重心を通る鉛直線ＰＬまわりの回転角( ヨー角) の変化速度である。また、上記偏向許容ヨーレイトＹＲA は、車両の偏向を搭乗者が感じない予め実験的に求められた最大のヨーレイトＹＲであって、一定値であってもよいが、舵角θSWの増加に応じて変化( 減少) する舵角θSWの関数であってもよい。
上記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、たとえば、図４に示すように、予め設定された関係すなわち車両モデル( 微分方程式) ＦＭから実際の車両のヨーレイトＹＲ、偏向許容ヨーレイトＹＲA 、およびステアリングホイールによる舵角θSWに基づいて車両の重心を通る鉛直線ＰＬまわりの車両モーメントＭを算出する車両モーメント算出手段６４と、その車両モーメントＭに基づいて前記上限ガード値ΔＴL を算出する上限ガード値算出手段６６とを備えている。
図５は、上記車両モーメント算出手段６４において用いられる車両モデルＦＭを説明する図である。図５において、実際の車両６８に対して舵角θSWおよび車両モーメントＭが入力されたときに実ヨーレイトＹＲが発生させられる系において、車両の運動方程式から解いた数式モデル( 微分方程式）７０により上記舵角θSWおよび車両の実モーメントＭに基づいて計算ヨーレイトＹＲe が算出されたとき、オブザーバ７２がそれら実ヨーレイトＹＲと計算ヨーレイトＹＲe との偏差( ＹＲ−ＹＲe ) として定義された目標ヨーレイトＹＲm ( ＝ＹＲ−ＹＲe ) に基づき、その目標ヨーレイトＹＲm に所定のゲインＧを掛けた値を状態量の推定値として上記モデル７０に供給する。そのモデル７０では、上記状態量の推定値に基づいて上記目標ヨーレイトＹＲm が小さくなるように係数等が補正されて、逐次更新される。図５の１点鎖線で示されるそれらモデル７０およびオブザーバ７２の逆モデルを前記車両モデルＦＭとして使用し、且つ、上記計算ヨーレイトＹＲe を偏向許容ヨーレイトＹＲA と置換することで、偏向許容ヨーレイトＹＲA を実現するために必要な車両モーメントＭが算出される。
図４に戻って、上限ガード値算出手段６６は、上記のようにして算出された偏向許容ヨーレイトＹＲA を実現するために必要な車両モーメントＭに基づいて、その車両モーメントＭを発生させるために必要な前記左右の後輪３０ｌおよび３０ｒのトルク差すなわち差動制限トルクを予め実験的に求められた関係から算出し、その差動制限トルクを差動制限トルク上限ガード値ΔＴL としてを算出する。
図３に戻って、上限ガード処理手段７２は、左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される差動制限トルクΔＴを得るために、差動制限トルク上限ガード値算出手段６２により算出された差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を用いて前記差動制限トルク算出手段６０により算出された差動制限トルクΔＴを制限する。すなわち、差動制限トルクΔＴが差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を超えない場合は制限しないが、差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を超える場合はその差動制限トルク上限ガード値ΔＴL とする。差動制限トルク出力手段７４は、上記上限ガード処理手段７２を経て供給された差動制限トルクΔＴを、油圧回路３４へ出力する。
また、スリップ傾向判定手段７６は、上記差動制限トルク出力手段７４から左右の後輪３０ｌおよび３０ｒへ上記差動制限トルクΔＴが付与されると、却ってそれら後輪３０ｌおよび３０ｒにスリップが発生することになるか否かを、左右の後輪３０ｌおよび３０ｒのうち旋回走行の内側となる車輪回転速度が外側となる車輪回転速度よりも高いことに基づいて、或いは、差動制限トルクΔＴと差動制限トルク上限ガード値ΔＴL とが同符号となったか否かに基づいて判定する。左右の後輪３０ｌおよび３０ｒのうち旋回走行の内側となる車輪回転速度が外側となる車輪回転速度よりも高いときに差動制限トルクΔＴが付与されると、回転速度の高い内側駆動輪からそれよりも相対的に低回転の外側駆動輪へトルク移動が行われてしまい、却ってスリップ傾向が助長されるのである。スリップ抑制手段７８は、上記スリップ傾向判定手段７６により、差動制限トルクΔＴを付与すると左右の後輪３０ｌおよび３０ｒがスリップ傾向となることが判定されると、上限ガード処理手段７４で用いられる差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を最小差動制限トルクΔＴ１に設定して差動制限トルク出力手段７４から左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される差動制限トルクΔＴを可及的に小さくし、左右駆動輪のスリップ傾向を抑制する。この最小差動制限トルクΔＴ１は、零又は零に近い値に設定される。
図６、図７、図８は、たとえば左右の後輪３０ｌおよび３０ｒが低μ路面および高μ路面にそれぞれ接地した状態で発進或いは走行する車両の異μ路発進或いは加速走行において、上記差動制限トルク制御と車両の挙動との関係を説明する図である。図６は、左後輪３０ｌの回転速度ＶRLが右後輪３０ｒの回転速度ＶRRよりも高回転( ＶRL＞ＶRR) であるときに車両の重心を通る鉛直線ＰＬまわりに発生する車両モーメントＭに基づく偏向方向Ｈを示している。このとき、図７に示すように、偏向許容ヨーレイトＹＲA が実ヨーレイトＹＲを上まわっているとき( ＹＲA ＞ＹＲ) は、未だ搭乗者が車両の偏向を感じない状態であることから、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２によって算出された差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が前記差動制限トルク算出手段６０によって算出された差動制限トルクΔＴよりも高い( ΔＴ＞ΔＴL ) ので、その差動制限トルクΔＴはガード処理手段７２による制限を受けないで左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される。この結果、相対的に回転速度が高い左後輪３０ｌから相対的に回転速度の低い右後輪３０ｒへトルク移動が発生して左後輪３０ｌの回転が抑制され、車両の駆動力や発進加速性が確保される。この場合においても車両モーメントＭが発生しているが、搭乗者が車両の偏向を感じない状態であるので、図７には示されていない。
しかし、図８に示すように、偏向許容ヨーレイトＹＲA が実ヨーレイトＹＲ以下となるとき( ＹＲA ≦ＹＲ) は、搭乗者が車両の偏向を感じる状態であることから、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２によって算出された差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が前記差動制限トルク算出手段６０によって算出された差動制限トルクΔＴ以下となる( ΔＴL ≦ΔＴ) ので、その差動制限トルクΔＴはガード処理手段７２による制限を受けてから左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される。この結果、相対的に回転速度が高い左後輪３０ｌから相対的に回転速度の低い右後輪３０ｒへトルク移動が制限されることにより、車両の偏向を搭乗者に感じさせない範囲で車両の駆動力が確保される。
なお、たとえば左旋回走行中において後輪３０ｌが回転速度の高い旋回内側輪とされ、後輪３０ｒが回転速度の低い旋回外側輪とされるとき、図７或いは図８に示すように差動制限トルク算出手段６０によって算出された差動制限トルクΔＴを左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与することにより左後輪３０ｌから右後輪３０ｒへトルク移動を発生させることにより、ますますスリップ傾向を助長していまう場合がある。このような場合には、スリップ抑制手段７８により、左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される差動制限トルクΔＴ１が零又は零に近い値に設定されることにより、上記スリップ傾向の進行が回避される。
図９は、電子制御装置３６の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図９において、前記差動制限トルク算出手段６０に対応するステップ（以下、単にＳという）Ｓ１では、予め設定された関係( ΔＴV ＝Ｃ×ΔＶRD、ΔＴA ＝Ｋ×θACC ・ΔＶRD) から、左後輪３０ｌおよび右後輪３０ｒの回転速度差( 駆動輪車速差）ΔＶRD、アクセル開度θACC 等の車両の状態量に基づいて、回転速度差由来の差動制限トルクΔＴV やアクセル開度由来の差動制限トルクΔＴA が算出される。次いで、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２に対応するＳ２では、偏向許容ヨーレイトＹＲA は、車両の偏向を搭乗者が感じない予め実験的に求められた最大のヨーレイトＹＲであって、一定値であってもよいが、舵角θSWに応じて偏向許容ヨーレイトＹＲA が変化( 増加) する予め記憶された関係から実際の舵角θSWに基づいて偏向許容ヨーレイトＹＲA が決定される。また、このＳ２では、実際の車両のヨーレイトＹＲが予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも低い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を増加させるが、実際の車両のヨーレイトＹＲが予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも高い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を減少させるように予め設定された関係から、実際の車両のヨーレイトＹＲ、予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA 、およびステアリングホイールによる舵角θSWに基づいて差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が算出される。
次いで、前記スリップ傾向判定手段７６に対応するＳ３では、差動制限トルクΔＴの付与によってスリップ傾向が助長される状態であるか否かが、差動制限トルクΔＴと差動制限トルク上限ガード値ΔＴL とが同符号となったか否かすなわち差動制限トルクΔＴと差動制限トルク上限ガード値ΔＴL との乗算値が正の値( ΔＴ×ΔＴL ＞０) となったか否かに基づいて判断される。このＳ３の判断が肯定される場合は、前記スリップ抑制手段７８に対応するＳ４において、差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が最小差動制限トルクΔＴ１に設定されて左右の後輪３０ｌおよび３０ｒに付与される差動制限トルクΔＴが可及的に小さくされ、左右駆動輪のスリップ傾向が抑制される。
しかし、上記Ｓ３の判断が否定される場合は、Ｓ５において、差動制限トルク上限ガード値の絶対値｜ΔＴL ｜が差動制限トルクの絶対値｜ΔＴ｜以下であるか否かが判断される。このＳ５の判断が否定される場合は、上限ガード処理が不要であるのでＳ６の実行が回避されるが、Ｓ５の判断が肯定される場合は、ガード処理手段７２に対応するＳ６において、差動制限トルクΔＴが差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を超えないようにその差動制限トルク上限ガード値ΔＴL とされる。そして、差動制限トルク出力手段７４に対応するＳ７において、上記Ｓ６の上限ガード処理を経た差動制限トルクΔＴが出力される。
上述のように、本実施例の差動制限装置の制御装置によれば、車両の状態量に基づいて差動制限トルクΔＴを算出する差動制限トルク算出手段６０と、予め設定された偏向許容ヨーレイトと車両の実ヨーレイトとに基づいて差動制限トルク上限ガード値ΔＴを算出する差動制限トルク上限ガード値算出手段６２と、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクΔＴを得るために、差動制限トルク上限ガード値算出手段６２により算出された差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を用いて差動制限トルク算出手段６２により算出された差動制限トルクΔＴを制限する上限ガード処理手段７２とを、含むことから、差動状態に応じた最適な差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が得られるので、路面状況に応じた差動制限トルクΔＴが付与され、車両の偏向が好適に抑制される。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両の実ヨーレイトＹＲと予め設定された偏向許容ヨーレイトＹＲA との差が小さくなるように差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を算出することから、車両の偏向を抑制しかつ駆動力が得られるように、差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が適切な値に算出される。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両の実ヨーレイトＹＲが偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも低い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を増加させることから、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクΔＴの制限が緩和されるので、車両の実際のヨーレイトＹＲが偏向許容ヨーレイトＹＲA に近接させられ、路面状態に拘わらず、偏向を生じさせない走行が可能となる。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両の実ヨーレイトＹＲが偏向許容ヨーレイトＹＲA よりも高い場合は差動制限トルク上限ガード値ΔＴL を減少させることから、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクΔＴの制限が強化されるので、車両の実際のヨーレイトＹＲが偏向許容ヨーレイトＹＲA を超えることが防止され、路面状態に拘わらず、偏向を生じさせない走行が可能となる。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両の舵角に応じて偏向許容ヨーレイトＹＲA を変更することから、差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が一定値に設定される場合に比較して、搭乗者が車両の偏向を感じないように、車両の舵角θSWすなわち旋回程度に応じてΔＴL が必要かつ十分な適切な値に設定される。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、前記差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、車両に入力される入力モーメントと車両の操舵角とを入力とし且つ計算ヨーレイトＹＲe を出力とする車両の運動方程式を解いて得られた数式モデルに、オブサーバ７２が実際のヨーレイトＹＲと計算ヨーレイトＹＲe との偏差（ＹＲ−ＹＲe ）に基づく状態量の推定値を付与して得られる逆モデルＦＭを用い、計算ヨーレイトＹＲe としての偏向許容ヨーレイトＹＲA を実現するために必要なモーメントＭを算出し、その必要なモーメントＭに基づいてその必要なモーメントを発生するために必要な左右の駆動輪のトルク差を前記差動制限トルク上限ガード値ΔＴL として算出するものであることから、逐次、実際のヨーレイトＹＲと計算ヨーレイトＹＲe との偏差（ＹＲ−ＹＲe ）に基づく状態量で逆モデルＦＭが補正されるので、路面状況による車両走行状態に応じた最適な差動制限トルク上限ガード値ΔＴL が得られ、たとえば車両発進時のトラクションと車両の偏向防止との両立が可能となる。
また、本実施例の車両用差動制限装置の制御装置によれば、(a) 左右の駆動輪に前記差動制限トルクを付与するとその駆動輪がスリップ傾向となることを判定するスリップ傾向判定手段７６と、(b) そのスリップ傾向判定手段により前記差動制限トルクΔＴを付与すると左右の駆動輪がスリップ傾向となることが判定されると、左右の駆動輪に付与される差動制限トルクΔＴを前記スリップ傾向を抑制するために予め設定された最小差動制限トルクΔＴ１とするスリップ抑制手段７８とを、含むので、差動制限トルクΔＴの付与によってスリップ傾向が発生するためにかえって逆効果となる場合には、その差動制限トルクΔＴが予め設定された最小差動制限トルクΔＴ１とされて、そのスリップ傾向が抑制される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の実施例の動力伝達装置１０は、４輪駆動車両であったが、前輪用差動歯車装置１６および中央差動歯車装置２２が省略され、後輪用差動歯車装置２６を介して左右の後輪３０ｌ、３０ｒが専ら駆動される所謂ＦＲ形式の後輪駆動車両であってもよいし、中央差動歯車装置２２および後輪用差動歯車装置２６が省略され、後輪用差動歯車装置２６と同様に構成された前輪用差動歯車装置１６を介して左右の前輪２０ｌ、２０ｒが専ら駆動される所謂ＦＦ形式の前輪駆動車両であってもよいし、所謂ＲＲ形式の後輪駆動車両であってもよい。要するに、後輪用差動歯車装置２６と同様に構成された差動歯車装置を介してエンジン１２の駆動力により左右の駆動輪が駆動される車両であればよい。
また、前述の実施例において、駆動源は、ガソリンエンジン或いは、ディーゼルエンジン等の内燃機関であったが、特にそれらに限定されるものではなく、電動モータ等の他の駆動源から成るものであっても構わない。
また、前述の実施例において、後輪車軸２８の左後輪車軸２８ｌ、右後輪車軸２８ｒ、および後輪３０の左後輪３０ｌ、右後輪３０ｒの左右関係は特に限定されるものではなく、左右を逆にして実施することもできる。
また、前述の実施例において、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、およびトルク移動切換ブレーキＢは、油圧によって駆動するものであるが、電磁式クラッチ等、他の型式のクラッチ装置およびブレーキ装置を用いて実施することもできる。
また、前述の実施例においては、後輪用差動歯車装置２６は、１つの遊星歯車装置から構成されていたが、２つ以上の遊星歯車装置で構成される等、様々な他の型式の装置であっても構わない。また、遊星歯車装置のサンギヤ、キャリヤ、およびリングギヤの連結関係も矛盾のない範囲で自由に変更することができ、切換ブレーキＢの位置も矛盾のない範囲で自由に変更したり、廃止することができる。また、差動制限装置として第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が用いられていたが、１個のクラッチから構成されてもよいし、設けられる位置も変更されてもよい。
また、差動制限トルク算出手段６０は、左後輪３０ｌおよび右後輪３０ｒの回転速度差( 駆動輪車速差）ΔＶRD、アクセル開度θACC に基づいて差動制限トルクΔＴを算出するものであったが、他の車両の状態量に基づいて差動制限トルクΔＴを算出するものであってもよい。
また、前述の実施例において、差動制限トルク上限ガード値算出手段６２は、オブザーバ７２を含む車両モデルが用いられていたが、必ずしもオブザーバ７２を含まなくてもよい。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明の差動制限装置の制御装置が適用される車両の駆動力伝達装置の構成を説明する図である。 本発明の一実施例である差動制限装置を含む後輪用差動歯車装置の構成を説明する骨子図である。 図１の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図３の差動制限トルク上限値算出手段の構成例を説明する図である。 図４の車両モーメント算出手段を構成する車両モデルを説明する図である。 左駆動輪が低μ路面に接地し右駆動輪が高μ路面に接地した状態で発進走行する状態で差動制限トルクが左右の駆動輪に付与されたときに車両に発生するモーメントを説明する図である。 左駆動輪が低μ路面に接地し右駆動輪が高μ路面に接地した状態で発進走行する状態で差動制限トルクが左右の駆動輪に付与されたときであって、実ヨーレイトが偏向許容レイト以下の場合を示す図である。 左駆動輪が低μ路面に接地し右駆動輪が高μ路面に接地した状態で発進走行する状態で差動制限トルクが左右の駆動輪に付与されたときであって、実ヨーレイトが偏向許容レイト以上の場合を示す図である。 図１の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
符号の説明
２６：後輪用差動歯車装置( 差動歯車装置)
３０ｌ、３０ｒ：後輪( 駆動輪)
３６: 電子制御装置（制御装置）
６０：差動制限トルク算出手段
６２：差動制限トルク上限ガード値算出手段
６４：車両モーメント算出手段
６６：上限ガード値算出手段
７２：上限ガード処理手段
７６：スリップ傾向判定手段
７８：スリップ抑制手段
Ｃ１：第１クラッチ( 差動制限装置)
Ｃ２：第２クラッチ( 差動制限装置)

Claims (7)

  1. 車両の差動歯車装置によって許容される左右の駆動輪の差動作用を制限するための差動制限トルクを該左右の駆動輪に付与する車両用差動制限装置の制御装置であって、
    車両の状態量に基づいて前記差動制限トルクを算出する差動制限トルク算出手段と、
    予め設定された偏向許容ヨーレイトと車両の実ヨーレイトとに基づいて差動制限トルク上限ガード値を算出する差動制限トルク上限ガード値算出手段と、
    前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを得るために、該差動制限トルク上限ガード値算出手段により算出された差動制限トルク上限ガード値を用いて前記差動制限トルク算出手段により算出された差動制限トルクを制限する上限ガード処理手段と
    を、含むことを特徴とする車両用差動制限装置の制御装置。
  2. 前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトと前記予め設定された偏向許容ヨーレイトとの差が小さくなるように前記差動制限トルク上限ガード値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用差動制限装置の制御装置。
  3. 前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも低い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を増加させることを特徴とする請求項２に記載の車両用差動制限装置の制御装置。
  4. 前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の実ヨーレイトが前記偏向許容ヨーレイトよりも高い場合は前記差動制限トルク上限ガード値を減少させることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用差動制限装置の制御装置。
  5. 前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両の舵角に応じて前記偏向許容ヨーレイトを変更することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の車両用差動制限装置の制御装置。
  6. 前記差動制限トルク上限ガード値算出手段は、前記車両に入力される入力モーメントと該車両の操舵角とを入力とし且つ計算ヨーレイトを出力とする車両の運動方程式を解いて得られた数式モデルに、オブサーバが実際のヨーレイトと前記計算ヨーレイトとの偏差に基づく状態量の推定値を付与して得られる逆モデルを用い、前記計算ヨーレイトとしての前記変更許容ヨーレイトを実現するために必要なモーメントを算出し、該必要なモーメントに基づいて該必要なモーメントを発生するために必要な前記左右の駆動輪のトルク差を前記差動制限トルク上限ガード値として算出することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の車両用差動制限装置の制御装置。
  7. 前記左右の駆動輪に前記差動制限トルクを付与すると前記駆動輪がスリップ傾向となることを判定するスリップ傾向判定手段と、
    該スリップ傾向判定手段により前記差動制限トルクを付与すると前記駆動輪がスリップ傾向となることが判定されると、前記左右の駆動輪に付与される差動制限トルクを、前記スリップ傾向を抑制するために予め設定された最小差動制限トルクとするスリップ抑制手段と
    を、含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの車両用差動制限装置の制御装置。
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