JP2009126281A

JP2009126281A - ４輪駆動車の動力伝達装置

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Publication number: JP2009126281A
Application number: JP2007301764A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishikawa; 修石川; Keiichi Enoki; 圭一榎木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: JP4901701B2

Abstract

【課題】前輪タイヤの路面反力トルクが飽和した場合には、車輪回転速やヨーレートなどの車両状態に拘らず、従動輪に配分する駆動力を直ちに上限まで増大させることにより、応答遅れなくアンダーステアを軽減できる４輪駆動車の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】４輪駆動車の動力伝達装置において、前後輪の間の伝達機構を制御して伝達される動力を調整する動力伝達制御手段と、操舵輪が操舵されることにより生じる路面反力状態が飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段とを備え、上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記動力伝達制御手段により上記前後輪の他方に伝達される動力を上記伝達機構により伝達可能な上限動力まで増大するように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は４輪駆動車の動力伝達装置に関し、特に、旋回中にタイヤのグリップ力が飽和した場合等においても制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる４輪駆動車の動力伝達装置に関するものである。

従来の一般的な４輪駆動車の動力伝達装置としては、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ方式）をベースとし、エンジンからの動力が自動変速機を介して前輪に出力されると共に、同エンジンの動力の一部が動力伝達クラッチを介して後輪側に分配されるように構成されている。

この場合、後輪への動力伝達量は、回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyとの和(TΔN+Ty)によって算出された動力伝達クラッチの係合力を制御することで調整される。上記回転速度差対応クラッチトルクTΔNは車輪速センサにより検出された前輪回転数Nfと後輪回転数Nrとを、それぞれの左右の車輪の平均回転数(Nf=(Nfl+Nfr)/2、Nr=(Nrl+Nrr)/2)として算出し、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることによって演算される。また、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは車速と舵角から演算された目標ヨーレートとヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートとの差であるヨーレート偏差がゼロに近づくように設定される。このように前後輪の動力配分を変化させ、車両の走行状態に応じた車両挙動を実現しようとする技術が従来から提案されている。(例えば、特許文献１を参照)

ところで、このような動力伝達装置を備えた４輪駆動車においては、旋回中に路面状況が変化することにより路面摩擦係数μが急激に減少し、前輪タイヤのグリップが飽和した場合等においては、動力伝達クラッチの係合トルクを直ちに最大化（動力伝達クラッチ直結）して、スリップしている前輪の駆動力を後輪に最大限に配分することにより、前輪タイヤのグリップの飽和を緩和し、４輪のグリップを出来る限り有効に利用（４輪のタイヤ負担を均一化）することによって車両に発生するアンダーステア（自動車が一定のハンドル角で旋回しているとき、速度が上昇するに従いクルマが外側にふくらんでいく特性）を抑制することが望ましい。

特公平７―６４２１８号公報

しかしながら、上記に示した従来の動力伝達装置では、上記回転速度差対応クラッチトルクTΔNと上記ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyにおいて、それぞれ以下に説明するような問題があった。

[回転速度差対応クラッチトルクTΔNの問題]
回転速度差対応クラッチトルクTΔNは、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることよって算出されるため、例えば旋回中に路面状況が変化することにより路面摩擦係数μが減少し、前輪タイヤのグリップが飽和したとしても、前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)場合には、前輪タイヤの空転は小さくなり、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差は小さくなるので、図２に示すように、これにほぼ比例関係にある回転速度差対応クラッチトルクTΔNも小さくなり、動力伝達クラッチの係合トルクを最大化（動力伝達クラッチ直結）することができない。

[ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの問題]
また上記と同じ条件の時、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差がゼロになるように後輪への分配トルクを決定しているため、上記のような運転状態で前輪タイヤのグリップ力が飽和した場合には、アンダーステアが発生し、目標ヨーレートに対して実ヨーレートが小さくなり、ヨーレート偏差が大きくなるので、実ヨーレートを大きくするべく、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが増大することとなる。

しかし、実ヨーレートは、前輪タイヤのグリップが飽和し、それに伴う車両の挙動をヨーレートセンサが検出することにより、情報として得ることができるので、車両挙動の変化に対して実ヨーレートの変化には応答遅れが発生してしまう。
すなわち、図６に示すように、滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、前輪タイヤのグリップが飽和した直後は、実ヨーレートの変化には一点鎖線に示すように応答遅れが発生しており、目標ヨーレートと実際のヨーレートの偏差が直ちには大きくならないため、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大には応答遅れが発生する。

したがって、上記特許文献１に示した従来の動力伝達装置では、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差が小さい運転状態、例えば前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)状態において、旋回中に路面摩擦係数μが減少し、前輪タイヤのグリップが飽和した場合には、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大に応答遅れが発生し、動力伝達クラッチの係合トルク(TΔN+Ty)を直ちに最大化（動力伝達クラッチ直結）することができないため、制御遅れにより十分にアンダーステアを軽減できないという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、前輪タイヤと路面間において発生する路面反力トルクの飽和を検出した場合には、前輪タイヤのグリップ力が飽和していると判断し、直ちに前後輪の他方に伝達される動力を最大限に増大することにより、前輪タイヤのグリップ力の飽和を緩和（４輪のタイヤ負担を均一化）し、４輪のグリップを有効に利用することにより、アンダーステアを軽減することのできる４輪駆動車の動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、前後輪の一方に常時動力が伝達され、動力伝達機構を介して上記動力を前後輪の他方に伝達する４輪駆動車の動力伝達装置において、上記伝達機構を制御して上記前後輪の他方に伝達される動力を調整する動力伝達制御手段と、操舵輪が操舵されることにより生じる路面反力状態が飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段とを備え、上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記動力伝達制御手段により上記前後輪の他方に伝達される動力を上記伝達機構により伝達可能な上限動力まで増大するように構成したものである。

この発明に係る４輪駆動車の動力伝達装置によれば、操舵輪車輪と路面の接触状態が飽和領域にあると判定された時は、上記前後輪の他方に伝達される動力を伝達機構により伝達可能な上限動力にするようにしたので、例えば旋回中に路面状態が滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、タイヤのグリップ力が飽和した場合において、車輪回転速度やヨーレートなどの車両状態に拘らず、電子制御カップリングの係合トルクを増大させることにより前輪側の駆動力を最大限に後輪に配分し、タイヤのグリップ力の飽和を緩和（４輪のタイヤ負担を均一化）し、４輪のグリップを有効に利用することにより、従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。

実施の形態１．
次に、本発明の実施例について以下図面を参照しながら説明する。図１乃至図９はこの発明の実施の形態１について説明するものである。
図１は本発明が適用される車両制御の全体構成図を示している。図において、前輪側の左右輪４間にはフロントディファレンシャル１（以下フロントデフと称する）が設けられ、フロントデフ１に固定されたリングギア２には図示しないエンジンの動力が変速機を介して入力される。フロントデフ１はドライブシャフト３を介して左右の前輪４に接続され、上記リングギア２に入力されたエンジンの動力をトランスミッションを介して、差動を許容しながら左右の前輪４に伝達するものである。

また、フロントデフ１のリングギア２にはフロントプロペラシャフト５の前端に固定されたピ二オンギア６が噛合し、フロントプロペラシャフト５は車両後方に向けて延長され、その後端は電子制御カップリング７を介してリアプロペラシャフト８の前端に接続されている。リアプロペラシャフト８の後端に固定されたピ二オンギア９はリアディファレンシャル１０（以下、リアデフと称する）のリングギア１１に噛合し、リアデフ１０にはドライブシャフト１２を介して左右の後輪１３が接続されている。

電動パワーステアリング装置３０は、周知のように、運転者がハンドル３２を操作したときの上記操舵トルクに応じてモータ３１流れるモータ電流Iを決定し、アシストトルクを発生させるものである。動力伝達機構７は例えば電子制御カップリングからなり、内蔵された図示しない電磁クラッチの係合状態（電子制御カップリングの係合トルク）に応じて、フロントプロペラシャフト５からリアプロペラシャフト８を介して後輪１３側に分配される動力を調整するようになっている。電子制御カップリング７を介して後輪１３側に分配される動力はリアデフ１０に入力され、このリアデフ１０により差動を許容されながら左右の後輪１３に伝達される。

上記電子制御カップリング７の電磁クラッチの係合状態（電子制御カップリングの係合トルク）を制御するための装置として、動力伝達制御手段１４が設けられている。この動力伝達制御手段１４は、回転速度差対応クラッチトルク演算手段（前後差回転拘束トルク演算部）１９とヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段２０とからなり、これらは、図示しない中央演算処理装置(CPU)とメモリー(ROM、RAM)ならびに入出力用インターフェースを主体に構成されている。また、この動力伝達制御手段１４には、横加速度センサ１５、操舵角センサ１６、ヨーレートセンサ１７、各車輪に設けた車輪速度センサ１８a〜１８dなどの各センサからの信号が入力される。

これらの入力されるパラメータに基づいて前後差回転拘束トルク演算部１９では、前輪回転数と後輪回転数の偏差に応じて回転速度差対応クラッチトルクTΔNが求められ、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部２０では、ヨーレート偏差に応じてヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが算出される。これらから電子制御カップリング係合トルクTecc（＝TΔN＋Ty）が演算される。
一方、上記動力伝達制御手段１４には、前輪のタイヤグリップが飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段２１が接続されており、上記路面反力状態判定手段２１により路面反力状態が飽和していると判断された場合は、上記電子制御カップリング係合トルクTeccの前回演算値Tecc(前回値)に対して臨時増分トルクTupを加算することにより、上記電子制御カップリング係合トルクTeccを増大する。

次に、上記路面反力状態判定手段２１の詳細を図３により説明する。図において、路面反力トルク演算手段２６は、モータ加速度センサ２３、モータ電流センサ２４、操舵トルクセンサ２５に接続され、上記モータ加速度センサ２３の出力であるモータ加速度と、上記モータ電流センサ２４の出力であるモータ電流と、上記操舵トルクセンサ２５の出力である操舵トルクが入力され、後ほど詳細に説明する方法で路面反力トルクTaを演算する。

規範路面反力トルク演算部２７は、操舵角センサ１６の出力である操舵角θと車速センサ２２の出力である車速Ｖから規範路面反力トルクTo(=ka・θ)を演算する。路面反力トルク偏差演算部２８は、上記路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToとから路面反力トルク偏差ΔTを演算する。
更に、路面反力状態判定部２９は、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Ｖに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和し、車両挙動が不安定（タイヤのグリップが飽和状態）であると判断すると、飽和判定フラグを１にセットし出力するものである。

続いて、路面反力トルク演算手段２６の動作をその演算方式と共に説明する。
電動パワーステアリング機構の運動方程式は、下記の式で表される。
J・dωs/dt=Thdl+Tmtr-Tfric-Ta
上式において、dωs/dtは、上記電動パワーステアリング機構を駆動するモータ３１に取り付けられた上記モータ加速度センサ２３によって検出されるステアリング軸回転加速度、Ｊは、上記パワーステアリング機構に応じて予め設定されるステアリング慣性モーメントである。

更に、Tmtrは電動パワーステアリングを駆動するモータ３１に取り付けられた上記モータ電流センサ２４によって検出された上記モータ電流Iに対してトルク定数K2を乗じることよって算出されるモータ出力トルク（アシストトルク）、Thdlは電動パワーステアリングに取り付けられた上記操舵トルクセンサ２５によって検出された上記操舵トルク、Tfricは上記電動パワーステアリング機構によって予め設定されるステアリング機構内の摩擦トルクである。したがって、操舵トルク、モータ出力トルク、ステアリング軸回転加速度、ステアリング機構内の摩擦トルクの各値より、上式の路面反力トルクTaを求めることができる。なお、上記路面反力トルクTaは上記に限らず、例えば周知の路面反力トルクセンサにより直接、検出してもよい。

次に路面反力状態判定手段２９の判定方法について説明する。
車両が受ける路面反力トルクTaは、車両が安定状態(タイヤがグリップ状態)にある場合は、操舵角θに対してほぼ比例関係にあるが、車両が安定限界に近づいた場合(タイヤのグリップが飽和状態に近づいた場合)には、路面反力トルクTaは低下して、操舵角θに対する比例関係を保持できなくなる。したがって、この特性を利用して路面反力状態を検出することができる。

上記規範路面反力トルク演算部２７は、図４に示す操舵反力トルクのゲインkaを設定する制御マップに従い、すなわち、車速Ｖに応じて予め設定された操舵角θについての操舵反力トルクのゲインkaに対して、操舵角θを乗じることにより、規範路面反力トルクTo(=ka・θ)を演算する。また、上記ゲインKaは車両の実走試験において車速Ｖに応じて操舵角と路面反力トルクの関係を計測することにより実験的に求めることができる。

図５は路面状態に応じた実際の路面反力トルクTa1、Ta2の操舵角θに対する特性を示す説明図である。横軸は操舵角θ、縦軸は路面反力トルクTaに対応しており、一点鎖線は規範路面反力トルクTo、実線はドライアスファルト路面に対する実際の路面反力トルクTa1、破線は滑りやすい路面に対する実際の路面反力トルクTa2を示している。滑りやすい路面に対する実路面反力トルクTa2の特性曲線（破線参照）は、滑りにくいドライアスファルト路面に対する実際の路面反力トルクTa1の特性曲線（実線参照）よりも小さい操舵角θで低下し始めるが、さらに操舵角θの小さい領域では、特性曲線Ta1と同様に、規範路面反力トルクToに従う線形性が保持されている。

したがって、操舵角θの小さい領域においては、路面状態によらず、車両に応じて設定される規範路面反力トルクToの操舵角θに対するゲイン（図５内の傾きka）を使用することができる。路面反力トルク偏差演算部２８は、上記規範路面反力トルクToと上記路面反力トルク演算手段２６によって演算された実際の路面反力トルクTaとの偏差の絶対値を路面反力トルク偏差ΔTとして演算する。

路面反力状態判定部２９は、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Ｖに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和し、車両挙動が不安定（タイヤのグリップが飽和状態）であると判断すると、飽和判定フラグを１にセットし出力する。
また、上記所定偏差量αは車両の実走試験において車速Ｖを変化させた場合の車両挙動と上記所定偏差量αの相関関係から実験的に決定することができる。

このように、実際に車両に発生している路面反力トルクTaと、操舵角θに対する規範路面反力トルクToを演算し、実際の路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToを比較することにより、路面反力状態の飽和（タイヤのグリップ力の飽和）またはその予兆を検出することができる。

上記４輪駆動車の駆動伝達装置の動作を図７のタイムチャートに基づいて説明する。
３３は時刻により変化する操舵角θを表し、３４は上記操舵角と路面状態によって決定される路面反力トルクTaを表す。３５は路面反力トルクが飽和状態にあることを示す飽和判定フラグを表し、３６は電子制御カップリングの係合トルクを表す。
操舵中における路面反力トルク３４は、領域Ａのような滑らない路面であれば破線で示すような路面反力となるべきところだが、地点Ｃにおいて前輪タイヤのグリップが飽和する、滑りやすい路面である領域Ｂに入るので、線形性が保持されずに実線で示すように飽和してしまう。そして、路面反力状態判定手段２１によって路面反力が飽和状態(前輪タイヤのグリップが飽和)にあると判定されると、飽和判定フラグ３５が１にセットされる。

車両が滑らない路面である領域Ａである場合には、飽和判定フラグ３５が０であり、従来例通りに、前後差回転拘束トルク演算部１９で算出される回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部２０で算出されるヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyから電子制御カップリング係合トルクTecc （=TΔN +Ty）を設定されるが、車両が滑りやすい路面である領域Ｂに入り、飽和判定フラグ３５が１にセットされると、電子制御カップリングの係合トルクTeccに対して、上記電子制御カップリングにより伝達可能な上限トルクとして予め設定された最大伝達トルクTeccmaxと前回演算時の電子制御カップリング係合トルク(Tecc(前回値))との差に応じて図１１に示すようなマップによって設定された臨時増分トルクTupを加算してTecc=Tecc(前回値)+Tupと設定されるので、臨時増大トルクTupの大きさに応じて、図７(a)の実線に示すように、電子制御カップリングの係合トルクTeccは増大し、最終的には最大伝達トルクTeccmaxに到達する。

一方で、従来例通りに、常に前後差回転拘束トルク演算部１９で算出される回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部２０で算出されるヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyから電子制御カップリング係合トルクTecc=TΔN +Tyを設定した場合では、回転速度差対応クラッチトルクTΔNは、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることよって算出されるため、地点Ｃにおいて、前輪タイヤのグリップが飽和したとしても、前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)場合には、前輪タイヤの空転は小さくなり、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差は小さくなるので、回転速度差対応クラッチトルクTΔNも小さくなり、最大伝達トルクにまで増大することはない。

また、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差がゼロになるように後輪への分配トルクを決定しており、地点Ｃでは、前輪タイヤのグリップが飽和し、アンダーステアが発生し始めるため、目標ヨーレートに対して実ヨーレートが小さくなり、ヨーレート偏差が大きくなるので、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが増大する。
しかし、実ヨーレートは、前輪タイヤのグリップが飽和し、それに伴う車両の挙動をヨーレートセンサが検出することにより、情報として得ることができるので、車両挙動の変化に対して実ヨーレートの変化には応答遅れが発生するので、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大にも応答遅れが発生することは前述したとおりである。

よって、回転速度差対応クラッチトルクTΔNとヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyとの和より演算される電子制御カップリング係合トルク（Tecc= TΔN +Ty）の挙動は図７(b)で示す破線のようになり、前述した(c)Tecc=Tecc(前回値)+Tupの挙動を表した図７(a)で示す実線に対して応答遅れが発生する。
なお、飽和判定フラグ３５が１にセットされている場合には、電子制御カップリングの係合トルクTeccを、最大伝達トルクTeccmax(Tecc=Teccmax)に設定してもよい。

従って、旋回中に路面状況が滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、タイヤのグリップが飽和した場合には、電子制御カップリングの係合トルクをTecc=Tecc(前回値)+Tupとし、電子制御カップリングの係合トルクを増大することにより、従来例のように常に電子制御カップリングの係合トルクをTecc＝TΔN+Tyとする場合よりも早期に電子制御カップリングの係合トルクTeccを最大伝達トルクにまで増大することができ、前輪の駆動力を後輪に最大限に配分して前輪タイヤのグリップ飽和を緩和（４輪のタイヤ負担を均一化）し、４輪のグリップを有効に利用できるので、図８に示すように従来例よりも、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大化するタイミングが速くなり、アンダーステアを軽減することができる。

以下では本発明の第１の実施例に係る４輪駆動車の動力伝達装置の動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。まず、S101において操舵角、ヨーレート、各車輪の車輪速度、車速および横加速度を読み込む。次にS102では、回転速度差対応クラッチトルク設定手段１９において、回転速差対応クラッチトルクTΔNを演算する。この回転速差対応クラッチトルクTΔNの演算では、車輪速センサ１８a〜１８dにより検出された前輪回転数Nfと後輪回転数Nrとをそれぞれの左右の車輪の平均回転数(Nf=(Nfl+Nfr)/2、Nr=(Nrl+Nrr)/2)として算出し、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度センサより検出された横加速度Ygに応じて設定される定数K1を乗じることよって回転速差対応クラッチトルクTΔNを演算している。(次式参照)
TΔN = K1・(Nf-Nr)
但し、K1=A/Yg (A：定数)

次にS103では、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段２０において、ヨーレートフィードバックトルクを演算する。このヨーレートフィードバックトルクTyの演算では、操舵角θと車速Ｖによって下式によって定められた車体の目標ヨーレートγ’とヨーレートセンサによって検出された実際のヨーレートγとからヨーレート偏差を算出し、このヨーレート偏差が０に近づくようにヨーレートフィードバックトルクTyを演算している。具体的には、図１０のマップに示すように、ヨーレート偏差γ’−γが０付近では不感帯としてヨーレートフィードバックトルクTyが０に設定され、ヨーレート偏差の絶対値が所定値以上の領域では、ヨーレート偏差の絶対値の増加に比例してヨーレートフィードバックトルクTyを増加方向に設定している。
γ’=θ・Ｖ／（1＋Ａ・Ｖ²）／Ｌ
ここで、Ｖ：車速、 θ：操舵角、Ａ：車両のスタビリティファクタ、
Ｌ：車両のホイールベースである。

S104では、上記路面反力状態判定手段２１によって前輪タイヤの路面反力トルクが飽和しているかどうかを判定し、前輪タイヤの路面反力トルクが飽和していないと判定された場合は、飽和判定フラグを０にセットし、前輪タイヤの路面反力トルクが飽和していると判定された場合は、飽和判定フラグを１にセットし、S105へ進む。S105では、飽和判定フラグが１であるか否かを判定する。フラグが１であればS107へ進み、フラグが０であればS106へ進む。

S106では、前輪グリップは飽和していないと判断されたので、従来例のように動力伝達量を制御する電子制御カップリングの係合トルクTeccを回転速差対応クラッチトルクTΔNおよびヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの和として設定する。（Tecc＝ TΔN+Ty）

次にS107では、前輪グリップが飽和していると判断されたので、電子制御カップリングの係合トルクTeccを増大させるための臨時増分トルクTupを演算する。この臨時増分トルクTupは図１１に示すマップのように、電子制御カップリングによって伝達可能な上限トルクとして予め設定されている最大伝達トルクTeccmaxと前回演算時の電子制御カップリングの係合トルク(Tecc(前回値))との偏差に応じて設定される。ここでは、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差が大きいときには臨時増分トルクTupが大きくなり、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差が小さくなるにつれて臨時増分トルクTupも小さくなるように設定されている。

次にS108では、前回演算時の電子制御カップリング係合トルク(Tecc(前回値))対して上記臨時増分トルクTupを加算することにより、飽和判定時電子制御カップリング係合トルクTeccupを演算する。（Teccup=Tecc(前回値)+Tup）
従って、臨時増量時電子制御カップリング係合トルクTeccupは、臨時増分トルクTupの大きさに応じて増大する。
次にS109では、S108で演算した臨時増量時電子制御カップリング係合トルクTeccupと最大伝達トルクTeccmaxのうち、小さい方の値を電子制御カップリング係合トルクTeccとして設定することにより、電子制御カップリング係合トルクTeccは最大伝達トルクTeccmaxとなるまで増大する。

このように、Teccが増大される際には、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差に応じて、上記で図１１に示したように、偏差が大きいときには臨時増分トルクTupが大きくなり、偏差が小さくなるにつれて臨時増分トルクTupが小さくなるようにしたので、前輪グリップの飽和を検出した際、偏差の大きい初期段階では、応答性を損なわずに電子制御カップリングの係合トルクTeccを増大させつつ、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大伝達トルクTeccmax(電子制御カップリングが直結状態)に近づき偏差が小さくなるにつれて電子制御カップリングの係合トルクTeccを緩やかに増大させることができるので、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大伝達トルクTeccmax(電子制御カップリングが直結状態)に到達する場合には、その際に発生するショックを和らげることができる。

従って、本発明の実施例によれば、車輪回転速やヨーレートなどの車両状態に関わらず、前輪の路面反力トルクが飽和していると判定された場合には、電子制御カップリングの係合トルクを最大伝達トルクTeccmaxとなるまで増大させ、駆動力を後輪側へ最大限に配分することにより、前輪グリップの飽和状態を緩和（４輪のタイヤ負担を均一化）し、４輪のタイヤグリップを有効に利用することにより従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。

また、前輪の路面反力トルクが飽和していると判定された場合には、応答性を損なわずに電子制御カップリングの係合トルクを増大させつつ、電子制御カップリングの係合トルクが最大伝達トルク(電子制御カップリングが直結状態)に到達する際のショックを和らげることができるので、ドライバビリティーの悪化を防止しつつ、従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。

本発明の実施の形態における車両システム構成図、従来例での回転速差対応クラッチトルクの問題点を説明する特性図、本発明の実施の形態１における路面反力状態判定手段の詳細を説明するブロック図、本発明の実施の形態１における規範路面反力トルクの演算に必要なゲインKaを設定する制御マップ、本発明の実施の形態１におけるタイヤに生じる路面反力を説明する特性図、従来例での電子制御カップリング係合力の応答遅れを説明する特性図、本発明の実施の形態１における動力伝達制御演算処理のタイムチャート、本発明の実施の形態１における車両挙動と従来例における車両挙動の差異を説明する特性図、本発明における動力伝達制御演算処理を示すフローチャート、本発明におけるヨーレートフィードバック対応トルクを設定する制御マップ、本発明における臨時増分トルクを設定する制御マップである。

符号の説明

１フロントデフ、２フロントリングギア、３ドライブシャフト、
４前輪、５フロントプロペラシャフト、６フロントピ二オンギア、
７電子制御カップリング、８リアドライブシャフト、
９リアピ二オンギア、１０リアデフ、１１リアリングギア、
１２リアドライブシャフト、１３リアタイヤ、１４動力伝達制御手段、
１９前後差回転拘束トルク演算部、２０ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部、２１路面反力状態判定手段、３０電動パワーステアリング装置、
３１電動パワーステアリングモータ、３２ハンドル。

Claims

前後輪の一方に常時動力が伝達され、動力伝達機構を介して上記動力を前後輪の他方に伝達する４輪駆動車の動力伝達装置において、上記伝達機構を制御して上記前後輪の他方に伝達される動力を調整する動力伝達制御手段と、操舵輪が操舵されることにより生じる路面反力状態が飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段とを備え、上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記動力伝達制御手段により上記前後輪の他方に伝達される動力を上記伝達機構により伝達可能な上限動力まで増大するようにしたことを特徴とする４輪駆動車の動力伝達装置。
上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記前後輪の他方に伝達される動力を、上記上限動力と前回演算時に上記前後輪の他方に伝達されていた動力との偏差に応じて増大させることを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。
上記伝達機構は電子制御カップリングによって構成されると共に、上記動力伝達制御手段は、回転速度差対応クラッチトルク演算手段とヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段とにより構成され、上記回転速度差対応クラッチトルク演算手段では、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に応じて回転速度差対応クラッチトルクTΔNが演算され、上記ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段では、目標ヨーレートと実ヨーレートとのヨーレート偏差に応じてヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが演算され、上記回転速度差対応クラッチトルクTΔNとヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyとにより上記電子制御カップリングの係合トルクTeccが演算されることを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。
上記路面反力状態判定手段により路面反力状態が飽和していると判断された場合は、上記カップリング係合トルクTeccの前回演算値Tecc(前回値)に対して臨時増分トルクTupを加算することにより、前記カップリング係合トルクTeccを増大するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。
上記路面反力状態判定手段は、モータ加速度とモータ電流と操舵トルクとにより路面反力トルクTaを演算する路面反力トルク演算手段と、操舵角θと車速Ｖから規範路面反力トルクTo(=ka・θ)を演算する規範路面反力トルク演算手段と、上記路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToとから路面反力トルク偏差ΔTを演算する路面反力トルク偏差演算部と、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Ｖに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和していると判断する路面反力状態判定部とからなることを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。
回転速差対応クラッチトルクTΔNは、車輪速センサにより検出された前輪回転数Nfと後輪回転数Nrとの偏差に対して、横加速度センサより検出された横加速度Ygに応じて設定される定数K1を乗じることよって、下式に従って演算することを特徴とする請求項３に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。
TΔN = K1・(Nf−Nr)
但し、K1=A/Yg(A：定数)
ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段は、操舵角θと車速Ｖによって定められた車体の目標ヨーレートγ’とヨーレートセンサによって検出された実際のヨーレートγとからヨーレート偏差を算出し、このヨーレート偏差が０付近では不感帯としてヨーレートフィードバックトルクTyが０に設定され、ヨーレート偏差の絶対値が所定値以上の領域では、ヨーレート偏差の絶対値の増加に比例してヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyを増加方向に設定したことを特徴とする請求項３に記載の４輪駆動車の動力伝達装置。