JP2008516843A - 全車輪駆動システム - Google Patents

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Abstract

本発明は車両の制動系統にクラッチを介して係合する全車輪駆動カップリング(4、106)と電子安定性プログラム(ESP)系統(2)を備える車両を制御するための方法に関する。本発明に方法によればESPシステム(2)と全車輪は車両の旋回中において車両の制御性を改良するようにカップリング(4、106)間で交換情報を行う。また、本発明は上記の方法を実行するための全車輪駆動システムに関する。

Description

本発明は路上走行車両用の全車輪駆動システムに係り、より詳しくは路上走行するための電子式姿勢安定制御プログラム(Electronic Stability Program)を有する駆動系統を備えた全車輪駆動システムに関する。また、本発明はこの全車輪駆動システムを制御するための方法に関する。
従来の全輪駆動式の「スリップ防止のためにふんばる（hang-on)」システムが、中間走行速度域でカーブを旋回中に使用されると、走行車両が過度のアンダステア走行状態になる問題がある。このアンダーステア現象とは、車両がカーブを曲がるときに操舵角度を通常より大きく操作する必要が生じることを意味する。この現象により、車両を制御することがより難しくなる結果、運転者は戸惑い、不愉快さを経験することになる。
全車輪駆動システムの工学的な解決方法として、全ての車輪（ホイール）が駆動されるとともに、理論的にホイール・スピンが発生するので、車両の参照速度を検出することが挙げられる。このために、従来よりクラッチ操作を導入することによってホイールを自由回転させている。しかしながら、このようなクラッチ操作は運転者に不快感を与えることになるであろう。
本発明は上記の問題を解消できる全車輪駆動システムの提供を目的としている。この目的は請求項1の方法と請求項7のシステムによって達成される。実施可能な形態は従属する請求項で詳しく記載される。
図1には、路上走行車である特に自家用車のための本発明になる全車輪駆動システムのブロック図が図示されている。運転者1の操作で、ABS(Antilock Brake System)/ESP(Electronic Stability Program)ユニット2に対して全車輪駆動システムの操舵角であるδstwと、加速ペダル位置からエンジン管理システム3に対してχapの位置情報が夫々与えられる。このエンジン管理システム3は、運転条件とドライバーSiからの要求に関する情報をABS/ESPユニット2に出力する一方で、このABS/ESPユニット2から例えばエンジントルク要求であるTEngReqを受け取る。このABS/ESPユニット2は、例えば車両旋回中において、リミッテドスリップカップリング(LSC)やクラッチなどから構成される全車輪駆動カップリング4に要求される複数の信号S2を送るとともに、駆動ホイール駆動カップリング4の各トルク信号であるTLScを受けとる。このABS/ESPユニット2は、制動トルクのTBrRrinnerを後部内側のホイールに供給する。このエンジン管理システム3と全車輪駆動カップリング4の間の正常な通信はS3で図示される。また、全車輪駆動カップリング4は、信号を直接エンジン管理システム3に送ることもできるが、この様子は図1においてS44で図示されている。
図2には、全車輪駆動システムを備えた車両100が図示されている。この車両100は、エンジン101と、このエンジンから一次なトルクを駆動軸103'まで伝達するためのトランスミッション102と、二次駆動軸103''と、前方差動装置104と、後方差動装置105とホイール駆動用のカップリング4、106を備えており、所定の走行条件下で駆動軸103'から二次駆動軸103''に対し、またこれとは逆に二次駆動軸103''から駆動軸103'に対して駆動トルクを伝達するように構成されている。差動装置104、105は、ブレーキ111を夫々取り付けた前輪109と後輪110のホイール車軸107、108に連結されている。ホイール車軸107、108は差動装置104、105とに夫々接続される2本のハーフシャフトを夫々備えている。エンジン101、ブレーキ111および全車輪駆動カップリング4、106は、図2では図示されていない電子制御ユニット(ECU)により制御される。この電子制御ユニットは車両の異なる部品間で通信を確実に行えるように接続及び構成されている。
車両には、ホイール（車輪）回転数、温度および圧力などの車両の種々の異なる特性の全てまたは一部を検出するための複数のセンサ(不図示)が設けられている。必要な特性を直に検出しなくとも、センサで検出された測定結果から計算できることになる。
車両が旋回中において、ABS/ESPユニット2は後部内側のホイールに対して制動トルクTBrRrinnerを供給し、この制動トルクは全車輪駆動カップリング4(ファイナル・ドライブ後のホイールレベルで)に対するトルクの約半分の大きさであり、後部内側のタイヤと道路の間での縦方向のスリップが小さくなるようにしている。この現象を利用することで、クラッチ操作が不要となり車両の参照走行速度を得ることができるが、この理由は、このとき後部差動装置105は、ホイール車軸に伝達されるべきほとんどすべてのトルクを「非制動状態の」ホイールに移し、制動されているホイールを「自由回転状態」にできることによる。このため表面摩擦係数とネット駆動トルクを掛け合わせて得られるトルクが垂直方向の車輪荷重以下となるように制動トルクを確実に制御できることになるので、正確なトルクマッチングをする必要がなくなる。摩擦係数と垂直方向の車輪荷重は時時刻刻変動することから、ネット駆動動力は予測値より十分に低く設定される。
上述のシステムの別の用途として、旋回の間にすべての輪駆動車に生じるアンダステアの減少を行うことが挙げられる。この場合にも、上記のように全車輪駆動カップリング4のトルク・トランスファと連結された後部内側ホイール(ヨーイングモーメントが引き起こされる)に対してTBrRrinnerを供給することで、車両は中間速度領域でニュートラルステアの特性を得るようになる。正常なABS/ESPシステムが正常に機能することで駆動カップリング4、106を介して二次駆動軸103''に制動トルクを上記のように穏やかにホイールに対して供給することで、従来のように運転者に不快感を感じさせないようにできる。これは、適用された制動力によるネットのヨーイングモーメントがより高くなるという事象により引き起こされることから、平均的に低い制動トルクが必要となる。例えば極端な場合であって、カーブの内側のホイール上に垂直方向の車輪荷重が全くない状態であっても、ヨーイングモーメントを作り出すことが可能となる。適用された制動トルクは減少されたネットトルクをもたらす結果となるが、これはABS/ESPユニット2が信号のTEngReqを、エンジン管理システム3に対して送るか、または条件が整うと送ることで、車両の速度を減速しないようにエンジンからより多くの出力を要求することによる。このようにして追加される出力は、ABS/ESPシステムから指示された均等トルクを決して超えてはならない。その理由は、運転者がより大きな加速を求めていないにも拘わらず加速してしまうことになるからである。このように高速旋回時において車両には、過剰なトルクが発生せず、トルクが前輪から後輪に対して限定的に伝達され、後部内側ホイールに穏やかな制動力が発生する状態にできる。このようにして達成される操縦性は、本発明の特徴の一つである。
上記の全車輪駆動システムを実施するにあたり、追加ハードウェアを一切必要としないのことから安価に実現できる。さらに上記のように動的性能を改良できる。また参照速度の計算のために、ABS/ESPユニット2と全車輪駆動カップリング4との間で信号通信をより高頻度で行うことで全輪駆動車の安全性および安心感を提供できることになる。
スリップとは道路表面と、トルクで駆動されるホイールの間で常に存在する走行状態を言う。このスリップは、約15%以下（この値は例えばタイヤ製造メーカーと道路表面条件に依存する)のときスリップの制御が可能となる。スリップが大きいときには、ホイールが急激に加速し始め道路の表面に伝達できるトルクは小さくなる。この現象はホイールスピンとして一般的に知られている。
上記のように特定の実施形態を記述したが、当業者にとって従属請求項によって定義される発明の範囲から逸脱しない範囲で本発明の種々の変更が可能であることは明白であろう。本明細書中においてクラッチは、全車輪駆動システムの特徴を示す。
ESPシステムにおいてABSシステムを備えることは必須条件ではなく、いかなるタイプのブレーキ系も十分に使用できる。本発明は、一次駆動軸を前方に設けた前輪駆動車両について述べたが、後輪駆動軸が一次駆動軸となる車両でも良いことは言うまでもない。
本発明は添付の図面を参照して記載される。
は、本発明になる全車輪駆動システムのブロック図である。 は、本発明の全車輪駆動システムを備えた車両のスケルトン図である。

Claims (9)

  1. クラッチにより係合される全車輪駆動カップリング(4、106)と車両の制動系統に接続される電子式安定制御プログラム(ESP)系統(2)とを備える車両の制御方法であって、
    前記電子式安定制御プログラム系統及び前記全車輪駆動カップリングは、前記車両が旋回中に、その操作性を改善させるための機械的及び電子的な情報交換を実行することを特徴とする車両の制御方法。
  2. 前記車両は、前記全車輪駆動カップリング及び前記電子式安定制御プログラム系統の少なくともいずれかの間で通信を行うエンジン管理系統(3)を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
  3. a) 前記電子式安定制御プログラム系統を用いて後部内側の車輪を制動して、前記車両のヨーイングモーメントを得るとともに、前記全車輪駆動カップリングの全体に対する伝達トルクの許可制御を司る工程と、
    b) 前記全車輪駆動カップリングを用いて前記伝達トルクを、一次駆動軸(103')から二次駆動軸(103'')に伝達することで、前記車両の旋回中におけるアンダステアを減少する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
  4. 前記制動のために適用される制動トルクに関する信号が前記エンジン管理系統に通信され、エンジン出力を増加させることで運転者による制動動作を補完することを特徴とする請求項２または３に記載の車両の制御方法。
  5. 前記エンジン出力は、前記電子式安定制御プログラム系統から適用されたネットのトルクを超えないことを特徴とする請求項４に記載の車両の制御方法。
  6. a) 前記全車輪駆動カップリングに伝達されるべきトルク量を決定する工程と、
    b) 前記電子式安定制御プログラム系統を用いて、二次従動車軸(107、108)の内側の車輪に対して前記全車輪駆動カップリングによって伝達される約半分のトルクにより制動をかけることで、道路の表面状態から決定される最大摩擦力以下となるように前記車輪（タイヤ表面）の周面に駆動力をもたらす工程と、
    c) 制動された車輪の速度であって、惰性運転または自由回転することで、いかなるトルクも発生しないことを前記速度から推定して、前記車両の参照速度を得る工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
  7. クラッチにより係合される全車輪駆動カップリング(4、106)と車両の制動系統に接続される電子式安定制御プログラム(ESP)系統(2)とを備えを備える車両を制御するシステムであって、、
    前記電子式安定制御プログラム系統は、前記全車輪駆動カップリングと通信を行い、前記車両の旋回中において、その操作性を改善させることを特徴とする車両を制御するシステム。
  8. 前記全車輪駆動カップリングに対して伝達されるトルクを測定するか、または予測するためのセンサが配置されることを特徴とする請求項７に記載の車両を制御するシステム。
  9. 前記車両の車輪の速度を測定するか、または予測するためのセンサが配置されることを特徴とする請求項７に記載の車両を制御するシステム。
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