JP2014061815A - ４輪駆動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行抵抗の低減効果を最大限に発揮させることができ、駆動力配分機構の切り換え遅れによる制御性の低下を未然に防止し、また、駆動系の回転同期時の不快なショックや作動遅れがなく、外乱下での車両挙動を安定化させる。
【解決手段】前方走行路にカーブが存在する場合、カーブを走行する際の旋回外輪側のホイールクラッチを締結すると共に、旋回内輪側のホイールクラッチを開放する一方、カーブが存在しない場合、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、左右のホイールクラッチを共に締結する。そして、車両の目標ヨーモーメントを算出し、前軸の左右輪の平均車輪速が後軸の旋回外輪の車輪速を越えている場合には、車両に目標ヨーモーメントを付加する際に、後軸の旋回外輪側のホイールクラッチを締結し、目標ヨーモーメントに基づいてトランスファクラッチの締結力を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラシステムやナビゲーションシステムによって得られた前方情報を基にエンジン等の駆動源で発生した駆動力を適切に配分する４輪駆動車の制御装置に関する。

従来より、車両においては様々な４輪駆動車の制御装置が提案され実用化されており、例えば、特開２０００−２８０７７６号公報（以下、特許文献１）では、２輪駆動時及び４輪駆動時のいずれにおいても駆動輪とされる後輪駆動系と、２輪駆動時には従動輪とされる前輪駆動系とを切断又は接続する動力伝達切換機構と、前輪駆動系を所定の部位で切断又は接続するフリーランニングデフ機構とを有する４輪駆動車の制御装置において、両機構が共に同期装置を含んでいないと共に、これらの両機構を制御するコントロールユニットが、４輪駆動時には後輪駆動系と前輪駆動系とが接続されると共に前輪駆動系が所定の部位で接続され、イグニッションスイッチがオンされたのち４輪駆動の状態が最初に達成されるまでの間の２輪駆動時には後輪駆動系と前輪駆動系とが切断されると共に前輪駆動系が所定の部位で切断され、４輪駆動の状態が一回達成されたのちイグニッションスイッチがオフされるまでの間の２輪駆動時には後輪駆動系と前輪駆動系とが切断されると共に前輪駆動系が所定の部位で接続されるように両機構を制御する技術が開示されている。

特開２０００−２８０７７６号公報

一般に、４輪駆動車においては、走行抵抗の低減を目的として２輪駆動時の不要な駆動軸の回転を止めようとすると、走行中に４輪駆動へ切り換える場合の回転同期の問題がある。上述の特許文献１に開示される４輪駆動車の制御装置の技術は、このような２輪駆動モードと４輪駆動モードの切り換え時の問題を解決するものである。しかしながら、上述の特許文献１に開示される４輪駆動車の制御装置の技術では、走行中に、一度、４輪駆動車の走行抵抗低減を目的に２輪駆動モードへ戻しても不要な駆動軸の回転は止まらず、走行抵抗の低減効果が損なわれるという課題がある。また、何らかの回転同期機能を用いた場合でも、４輪駆動モードへの切り換えや、そのデフロック、或いは、駆動力配分制御には無視できな時間を要し、作動遅れが生じてしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行抵抗の低減効果を最大限に発揮させることができ、駆動力配分機構の切り換え遅れによる制御性の低下を未然に防止し、また、駆動系の回転同期時の不快なショックや作動遅れがなく、外乱下での車両挙動を安定化させることができる４輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態による４輪駆動車の制御装置は、前軸と後軸のどちらか一方の主駆動軸と他方の副駆動軸との間に上記主駆動軸と上記副駆動軸間の駆動力配分を可変自在な駆動力配分手段を設け、上記副駆動軸には左右輪間の差動機構に代えて左車輪側と右車輪側のそれぞれに駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段を設けた４輪駆動車の制御装置であって、車両の前方走行路を認識して車両の前方走行状態を推定する前方走行状態推定手段と、少なくとも上記前方走行状態推定手段で推定した車両の前方走行状態に基づいて上記副駆動軸の上記左右のクラッチ手段の継断を制御するクラッチ制御手段と、車両の運転状態に基づいて車両に付加するヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして算出し、該目標ヨーモーメントに基づいて上記駆動力配分手段を制御する駆動力配分制御手段とを備える。

本発明による４輪駆動車の制御装置によれば、走行抵抗の低減効果を最大限に発揮させることができ、駆動力配分機構の切り換え遅れによる制御性の低下を未然に防止し、また、駆動系の回転同期時の不快なショックや作動遅れがなく、外乱下での車両挙動を安定化させることが可能となる。

本発明の実施の一形態による、車両の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施の一形態による、制御ユニットの機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態による、４輪駆動制御のフローチャートである。 本発明の実施の一形態による、各クラッチの作動の説明図であり、図４（ａ）は全クラッチ開放状態の説明図で、図４（ｂ）は前方走行路が左カーブとなっている場合の一例を示し、図４（ｃ）は車両にヨーモーメントを付加する際のクラッチ制御状態の説明図である。

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を経てトランスファ３に伝達される。

更に、このトランスファ３に伝達された駆動力は、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、リダクションドライブギヤ８、リダクションドリブンギヤ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、トランスファ３および前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。

また、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、更に、後輪右ドライブ軸１３rrを経て右後輪１４rrに伝達自在に構成されている。

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、前輪右ドライブ軸１３frを経て右前輪１４frに伝達される。

トランスファ３は、リダクションドライブギヤ８側に設けたドライブプレート１５ａとリヤドライブ軸４側に設けたドリブンプレート１５ｂとを交互に重ねて構成した駆動力配分手段としてのトルク伝達容量可変型クラッチである湿式多板クラッチ（トランスファクラッチ）１５と、このトランスファクラッチ１５の締結力（後軸駆動トルク）を可変自在に付与するトランスファピストン１６とにより構成されている。従って、本車両は、トランスファピストン１６による押圧力を制御し、トランスファクラッチ１５の締結力を制御することで、トルク配分比が前輪（主駆動軸）と後輪（副駆動軸）で、例えば１００：０から５０：５０の間で可変できるフロントエンジン・フロントドライブ車ベース（ＦＦベース）の４輪駆動車となっている。

トランスファピストン１６の押圧力は、複数のソレノイドバルブ等を擁した油圧回路で構成するトランスファクラッチ駆動部３１trcで与えられる。このトランスファクラッチ駆動部３１trcを駆動させる制御信号（トランスファクラッチ締結力Ｐｔ）は、後述する制御ユニット３０から出力される。

また、後輪終減速装置７は、差動機構を有すること無く、後輪左ドライブ軸１３rlには、駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段としての左ホイールクラッチ１７ｌが介装される一方、後輪右ドライブ軸１３rrには、駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段としての右ホイールクラッチ１７ｒが介装されている。これら左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒは、それぞれのドライブ軸１３rl，１３rr間を継断するにあたり、公知の回転数の同期がとられて実行されるように構成されている。これら左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒは、それぞれ複数のソレノイドバルブ等を擁した油圧回路で構成する左右のホイールクラッチ駆動部３１wcl，３１wcrにより作動される。そして、これら左右のホイールクラッチ駆動部３１wcl，３１wcrを駆動させる制御信号は、後述する制御ユニット３０から出力される。

次に、制御ユニット３０について説明する。
制御ユニット３０には、各車輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrの車輪速センサ（左前輪車輪速センサ２１fl，右前輪車輪速センサ２１fr，左後輪車輪速センサ２１rl，右後輪車輪速センサ２１rr）、ハンドル角センサ２２、ヨーレートセンサ２３、エンジン回転数センサ２４、吸入空気量センサ２５、自動変速装置２の変速制御等を行うトランスミッション制御部２６が接続され、車両の運転状態として、各車輪の車輪速（左前輪車輪速ωfl，右前輪車輪速ωfr，左後輪車輪速ωrl，右後輪車輪速ωrr）、ハンドル角θＨ、ヨーレートγ、エンジン回転数ωEG、吸入空気量ｍair、トランスミッションギヤ比ＧTMの各信号が入力される。

また、制御ユニット３０には、前方走行状態推定手段としての前方環境認識装置２７が接続されており、前方走行路のカーブ情報と、前方走行路の種別が高速道路、トンネル出口走行、橋梁通過、トラックとの併走、前方の急な登降坂、白線の乱れ、路面荒れ、水溜まりの存在等の、走行する車両に外乱を及ぼす虞のある前方走行状態の情報が検出されて入力されるようになっている。

具体的には、前方環境認識装置２７は、公知のナビゲーションシステム、ステレオカメラシステム（以上、図示せず）等から構成されている。

そして、特に、ナビゲーションシステムを基に得られる地図情報とナビゲーションシステムにより設定される地図上の誘導路情報を基に、前方走行路のカーブ情報、前方走行路の道路種別情報、トンネル出口走行、橋梁通過、前方の急な登降坂が検出される。

また、ステレオカメラシステムは、例えば、固体撮像素子を用いた１組の（左右の）カメラを有し、各カメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の基線長をもって取り付けられて、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する。そして、ステレオカメラシステムでは、ステレオカメラで撮像した画像を高速処理する画像処理エンジンを備え、この画像処理エンジンの出力結果と自車両の走行情報（自車速Ｖ等の走行情報）に基づいて認識処理を行う。

このステレオカメラシステムにおける画像処理は、例えば、次のように行われる。
まず、ステレオカメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理を行い、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、車両（トラック等の大型車両、他の普通車両）、横断歩行者、その他の立体物等の種別に分類して抽出する。

これらのデータは、自車両を原点として、自車両の前後方向をＺ軸、幅方向をＸ軸とする座標系でのデータとして演算され、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物の種別、自車両からの距離、速度（距離の時間微分値＋自車速Ｖ）、加速度（速度の時間微分値）、中心位置、両端位置等が立体物情報として抽出される。この際、特に道路形状については、例えば左白線と右白線との間の中央部分を連続した曲線（或いは直線）が自車の前方走行路として推定される。この自車の前方走行路の形状を求めることによっても、ナビゲーションシステムを基に得られる前方走行路の形状（前方走行路のカーブ情報）を得ることができる。

また、本出願人が、例えば、特開２００２−１４８３５６号公報で開示するように、画面のエッジ強度（輝度微分値）、車線信頼度、白線と路面との輝度比等に基づいて、白線の乱れ、路面荒れ、水溜まりの存在等が検出される。更に、本出願人が、例えば、特開２００９−１７７３０９号公報で開示するような手法によっても、上述のトンネル出口走行の推定は可能である。尚、上述の説明では、自車の前方走行路の形状を、ステレオカメラからの画像情報を基に認識するようになっているが、他に、単眼カメラや、カラーカメラからの画像情報を基に認識する車両運転支援装置に対しても適用可能で、また、このようなカメラに、ミリ波レーダ、車々間通信等の他の認識センサを組み合わせても適用できることは云うまでもない。

制御ユニット３０は、前方走行路にカーブが存在する場合は、カーブを走行する際の旋回外輪側のホイールクラッチを締結すると共に、旋回内輪側のホイールクラッチを開放する一方、前方走行路にカーブが存在しない場合は、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結する。そして、制御ユニット３０は、車両のアンダーステア傾向を抑制するヨーモーメントを目標ヨーモーメントＭztとして算出し、前軸の左右輪の平均車輪速（（ωfl＋ωfr）／２）が後軸の旋回外輪の車輪速を越えている場合には、車両に上述の目標ヨーモーメントＭztを付加する際に、後軸の旋回外輪側のホイールクラッチを締結し、目標ヨーモーメントＭztに基づいてトランスファクラッチ１５の締結力を制御する。

このため、制御部ユニット３０は、図２に示すように、車速算出部３０ａ、目標ヨーレート算出部３０ｂ、ヨーレート偏差算出部３０ｃ、目標ヨーモーメント算出部３０ｄ、旋回外輪駆動力算出部３０ｅ、エンジントルク算出部３０ｆ、トランスミッション出力トルク算出部３０ｇ、トランスファクラッチ締結力算出部３０ｈ、クラッチ締結判定部３０ｉ、クラッチ制御部３０ｊから主要に構成されている。

車速算出部３０ａは、各車輪の車輪速センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrから各車輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが入力される。そして、例えば、これら各車輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrの平均を算出する等して、車速Ｖを算出し、目標ヨーレート算出部３０ｂに出力する。

目標ヨーレート算出部３０ｂは、ハンドル角センサ２２からハンドル角θＨが入力され、車速算出部３０ａから車速Ｖが入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、目標ヨーレートγｔを算出し、ヨーレート偏差算出部３０ｃに出力する。
γｔ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ^２））・（Ｖ／ｌ）・（θＨ／ｎ） …（１）
ここで、Ａはスタビリティファクタ、ｌはホイールベース、ｎはステアリングギヤ比である。

ヨーレート偏差算出部３０ｃは、ヨーレートセンサ２３からヨーレートγが入力され、目標ヨーレート算出部３０ｂから目標ヨーレートγｔが入力される。そして、以下の（２）式により、ヨーレート偏差Δγを算出し、目標ヨーモーメント算出部３０ｄに出力する。
Δγ＝γ−γｔ …（２）

目標ヨーモーメント算出部３０ｄは、ハンドル角センサ２２からハンドル角θＨが入力され、ヨーレート偏差算出部３０ｃからヨーレート偏差Δγが入力される。そして、例えば、以下の（３）式、或いは、（４）式により、目標ヨーモーメントＭztを設定して旋回外輪駆動力算出部３０ｅに出力する。
・｜Δγ｜＞ｅ、且つ、ヨーレート偏差Δγとハンドル角θＨが異符号の場合：
Ｍzt＝ＧMZ・Δγ …（３）
・上記以外の場合：Ｍzt＝０ …（４）
ここで、ｅは予め実験、計算等により設定した作動閾値、ＧMZは予め実験、計算等により設定したヨーモーメントゲインである。すなわち、目標とする車両挙動と実際の車両挙動の差が大きく（｜Δγ｜＞ｅ）、且つ、車両挙動がアンダーステア傾向（ヨーレート偏差Δγとハンドル角θＨが異符号）の場合には、上述の（３）式により、車両に付加する目標ヨーモーメントＭztを算出し、それ以外の場合には車両に付加する目標ヨーモーメントＭztを０とするのである。このように、本実施の形態では、車速算出部３０ａ、目標ヨーレート算出部３０ｂ、ヨーレート偏差算出部３０ｃ、目標ヨーモーメント算出部３０ｄで目標ヨーモーメント算出手段が構成されている。

旋回外輪駆動力算出部３０ｅは、目標ヨーモーメント算出部３０ｄから目標ヨーモーメントＭztが入力される。そして、例えば、以下の（５）式により、旋回外輪駆動力Ｆｄを算出してトランスファクラッチ締結力算出部３０ｈに出力する。
Ｆｄ＝２・｜Ｍzt｜／ｗ …（５）
ここで、ｗは後軸トレッドである。

エンジントルク算出部３０ｆは、エンジン回転数センサ２４からエンジン回転数ωEGが入力され、吸入空気量センサ２５から吸入空気量ｍairが入力される。そして、例えば、予め設定しておいたマップ（エンジン特性のマップ）を参照してエンジントルクＴEGを設定し、トランスミッション出力トルク算出部３０ｇに出力する。

トランスミッション出力トルク算出部３０ｇは、トランスミッション制御部２６からトランスミッションギヤ比ＧTMが入力され、エンジントルク算出部３０ｆからエンジントルクＴEGが入力される。そして、例えば、以下の（６）式により、トランスミッション出力トルクＴTMを算出し、トランスファクラッチ締結力算出部３０ｈに出力する。
ＴTM＝ＴEG・ＧTM …（６）

トランスファクラッチ締結力算出部３０ｈは、旋回外輪駆動力算出部３０ｅから旋回外輪駆動力Ｆｄが入力され、トランスミッション出力トルク算出部３０ｇからトランスミッション出力トルクＴTMが入力される。そして、例えば、以下の（７）式により、トランスファクラッチ締結力Ｐｔを算出し、クラッチ制御部３０ｊに出力する。
Ｐｔ＝min（（Ｆｄ・Ｒｔ／ＧFr），ＴTM）・Ｃｔ …（７）
ここで、Ｒｔはタイヤ半径、ＧFrは後軸の終減速比であり、min（（Ｆｄ・Ｒｔ／ＧFr），ＴTM）は、（Ｆｄ・Ｒｔ／ＧFr）とＴTMの小さい方を示す。すなわち、換言すれば、トランスファクラッチ締結力Ｐｔは、トランスミッション出力トルクＴTMを上限として、アンダーステア低減要求に応じたトランスファトルク（Ｆｄ・Ｒｔ／ＧFr）に制御するようになっている。また、Ｃｔはクラッチ諸元で決まる定数である。

クラッチ締結判定部３０ｉは、各車輪の車輪速センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrから各車輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが入力され、ハンドル角センサ２２からハンドル角θＨが入力され、前方環境認識装置２７から前方走行路のカーブ情報と、前方走行路の種別が高速道路、トンネル出口走行、橋梁通過、トラックとの併走、前方の急な登降坂、白線の乱れ、路面荒れ、水溜まりの存在等の、走行する車両に外乱を及ぼす虞のある前方走行状態の情報が入力される。そして、前方走行路にカーブが存在する場合は、カーブを走行する際の旋回外輪側のホイールクラッチを締結すると共に、旋回内輪側のホイールクラッチを開放する一方、前方走行路にカーブが存在しない場合は、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結すると判定する。更に、以下の（８）式の条件（主駆動軸左右輪の平均車輪速≧副駆動軸旋回外輪の車輪速の条件）が成立するか否か判定し、（８）式の条件が成立する場合には、前輪がスリップ傾向にあるとして、旋回外輪側のホイールクラッチを締結させると判定し、この判定結果をクラッチ制御部３０ｊに出力する。
（ωfl＋ωfr）／２≧ωout …（８）
ここで、ωoutは後軸の旋回外輪の車輪速を示す。

クラッチ制御部３０ｊは、トランスファクラッチ締結力算出部３０ｈからトランスファクラッチ締結力Ｐｔが入力され、クラッチ締結判定部３０ｉから左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒの締結、開放の判定結果が入力される。そして、この左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒの締結、開放の判定結果に基づいて左右のホイールクラッチ駆動部３１wcl，３１wcrに締結、開放の指令信号を出力する。また、トランスファクラッチ締結力Ｐｔをトランスファクラッチ駆動部３１trcに出力して、トランスファクラッチ締結力Ｐｔでトランスファクラッチ１５を締結させる。このように、クラッチ制御部３０ｊは、クラッチ制御手段、駆動力配分制御手段としての機能を有して構成されている。

上記の如く構成される制御ユニット３０で実行される４輪駆動制御を、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）Ｓ１０１で、必要パラメータ、すなわち、４輪車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、ハンドル角θＨ、ヨーレートγ、エンジン回転数ωEG、吸入空気量ｍair、トランスミッションギヤ比ＧTM等の各信号と、前方走行路のカーブ情報と、前方走行路の種別が高速道路、トンネル出口走行、橋梁通過、トラックとの併走、前方の急な登降坂、白線の乱れ、路面荒れ、水溜まりの存在等の、走行する車両に外乱を及ぼす虞のある前方走行状態の情報を読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、クラッチ締結判定部３０ｉは、前方走行路がカーブ路か否か判定し、カーブ路が存在する場合は、Ｓ１０３に進み、クラッチ制御部３０ｊに、カーブにより旋回外輪となるホイールクラッチを締結させ（カーブにより旋回内輪となるホイールクラッチは開放させ）るように制御させ、Ｓ１０６へと進む。

また、上述のＳ１０２の判定の結果、カーブ路が存在しない場合は、Ｓ１０４に進み、クラッチ締結判定部３０ｉは、前方走行路に外乱要因（前方走行路の種別が高速道路、トンネル出口走行、橋梁通過、トラックとの併走、前方の急な登降坂、白線の乱れ、路面荒れ、水溜まりの存在等）が有るか否か判定し、外乱要因が有る場合は、Ｓ１０５に進み、クラッチ制御部３０ｊに、後軸、すなわち副駆動軸の左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結するように制御させ、Ｓ１０６へと進む。

また、Ｓ１０４の判定の結果、外乱要因が無い場合は、そのままＳ１０６へと進む。

上述のＳ１０３、Ｓ１０５、或いはＳ１０４からＳ１０６に進むと、目標ヨーレート算出部３０ｂで、前述の（１）式により、目標ヨーレートγｔを算出する。

次いで、Ｓ１０７に進み、ヨーレート偏差算出部３０ｃで、前述の（２）式により、ヨーレート偏差Δγを算出する。

次に、Ｓ１０８に進み、目標ヨーモーメント算出部３０ｄで、前述の（３）式、或いは、（４）式により、目標ヨーモーメントＭztを設定する。

次いで、Ｓ１０９に進んで、旋回外輪駆動力算出部３０ｅで、前述の（５）式により、旋回外輪駆動力Ｆｄを算出する。

次に、Ｓ１１０に進み、クラッチ締結判定部３０ｉで、前述の（８）式、すなわち、（ωfl＋ωfr）／２≧ωout（主駆動軸左右輪の平均車輪速≧副駆動軸旋回外輪の車輪速）が成立するか否か判定し、前述の（８）式が成立して、前輪がスリップ傾向の場合は、Ｓ１１１に進み、トランスミッション出力トルク算出部３０ｇで、前述の（６）式により、トランスミッション出力トルクＴTMを算出し、Ｓ１１２に進んで、トランスファクラッチ締結力算出部３０ｈで、前述の（７）式により、トランスファクラッチ締結力Ｐｔを算出する。

そして、Ｓ１１３に進み、クラッチ制御部３０ｊで、左右のホイールクラッチ駆動部３１wcl，３１wcrのどちらかの旋回外輪側の駆動部に信号を出力して旋回外輪側のホイールクラッチを締結させる。

次いで、Ｓ１１４に進み、クラッチ制御部３０ｊは、トランスファクラッチ締結力Ｐｔをトランスファクラッチ駆動部３１trcに出力して、トランスファクラッチ締結力Ｐｔでトランスファクラッチ１５を締結させ、トランスファクラッチ締結力Ｐｔに応じた駆動トルクが前軸側から後軸の旋回外輪のホイールクラッチを介して旋回外輪に伝達されて、車両のアンダーステア傾向を防止するヨーモーメントが車両に付加される。

一方、上述のＳ１１０で、前述の（８）式が成立していない場合は、Ｓ１１５に進み、クラッチ制御部３０ｊは、トランスファクラッチ締結力Ｐｔを０としてプログラムを抜ける。

すなわち、図４（ａ）に示すように、前方走行路にカーブが存在せず、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が無い推定される際に、前軸の左右輪の平均車輪速が後軸の旋回外輪の車輪速を越えていない場合（Ｓ１１０でＮＯの場合）には、全てのクラッチ（トランスファクラッチ１５、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒ）が開放されて、プロペラシャフト５さえも回転させることなく、走行抵抗を低減して、高効率な駆動力の利用を図ることができる。

また、前方走行路にカーブが存在する場合には、カーブを走行する際の旋回外輪側となるホイールクラッチを締結すると共に、旋回内輪側となるホイールクラッチを開放する一方、前方走行路にカーブが存在しない場合は、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結することで、駆動系回転同期時のトランスファクラッチ駆動部３１trc、左右のホイールクラッチ駆動部３１wcl，３１wcr、トランスファクラッチ１５、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒの作動に伴う不快なショックや、これらの装置の作動遅れを有効に防止できるようになっている。

具体的には、図４（ｂ）に示すように、前方走行路に左カーブが存在する場合には、図４（ｃ）に示すように、左カーブを走行する際の旋回外輪側となる右後輪１４rr側のホイールクラッチ１７ｒを締結させ、旋回内輪（左後輪１４rl）側のホイールクラッチ１７ｌが開放され、前後軸間のトランスファクラッチ１５が目標ヨーモーメントＭztに基づいて締結力が制御されることにより、前輪側から車両のアンダーステア傾向を防止するのに必要な駆動トルクが右後輪１４rrに適切に伝達され、左後輪１４rr側のホイールクラッチ１７ｒの作動に伴う不快なショックや、これらの装置の作動遅れを有効に防止して確実に車両のアンダーステア傾向が防止される。

また、図示はしないが、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際には、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結することで、トランスファクラッチ１５の締結により後軸側へ配分される駆動力が左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒの作動に伴う不快なショックや作動遅れが生じることなく適切に後輪に伝達されて車両挙動の安定性が良好に維持される。

このように本発明の実施の形態によれば、前方走行路にカーブが存在する場合は、カーブを走行する際の旋回外輪側のホイールクラッチを締結すると共に、旋回内輪側のホイールクラッチを開放する一方、前方走行路にカーブが存在しない場合は、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、左右のホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒを共に締結する。そして、車両のアンダーステア傾向を抑制するヨーモーメントを目標ヨーモーメントＭztとして算出し、前軸の左右輪の平均車輪速（（ωfl＋ωfr）／２）が後軸の旋回外輪の車輪速を越えている場合には、車両に上述の目標ヨーモーメントＭztを付加する際に、後軸の旋回外輪側のホイールクラッチを締結し、目標ヨーモーメントＭztに基づいてトランスファクラッチ１５の締結力を制御する。このため、走行抵抗の低減効果を最大限に発揮させることができ、駆動力配分機構の切り換え遅れによる制御性の低下を未然に防止し、また、駆動系の回転同期時の不快なショックや作動遅れがなく、外乱下での車両挙動を安定化させることが可能となる。また、たとえ、左右輪別々のクラッチ要素を有する４輪駆動車であっても、左右輪のクラッチ要素は、ホイールクラッチ１７ｌ，１７ｒで構成して締結／開放のみの制御で良いため、クラッチ要素の機差による左右差や偏走を防止しつつ、トランスファクラッチ１５を制御して主駆動輪のスリップを抑えて適切なヨーモーメントを車両に付加することができる。更に、トランスファクラッチ１５の締結力Ｐｔは、トランスミッション出力トルクＴTMを上限として、アンダーステア低減要求に応じたトランスファトルクに制御するようになっているので、トランスファクラッチ１５の過剰な締結力による駆動系の内部循環トルクを防止しつつ、主駆動輪のスリップを抑えることができる。

尚、本発明の実施の形態では、主駆動軸を車両の前軸とし、副駆動軸を車両の後軸とした例で説明したが、主駆動軸を車両の後軸とし、副駆動軸を車両の前軸とする車両においても適用できる。

また、本発明の実施の形態では、前後軸間の駆動力配分を、トランスファクラッチ１５で配分する車両を例に説明したが、前軸側の駆動力と後軸側の駆動力を各々異なる駆動源で駆動するように構成し、これら駆動源の制御により駆動力配分するような車両においても適用できることは云うまでもない。例えば、前軸側をエンジンによる駆動力で駆動し、後軸側を電動モータによる駆動力で駆動する車両であっても良い。

更に、本発明の実施の形態では、目標ヨーモーメントＭztの算出に、目標とする車両挙動のパラメータとして目標ヨーレートγｔを採用し、実際の車両挙動のパラメータとして検出されたヨーレートγを採用しているが、他に、目標とする車両挙動のパラメータとして目標横加速度を採用し、実際の車両挙動のパラメータとして検出された横加速度を採用するようにしても良い。

１ エンジン
２ 自動変速装置
３ トランスファ
４ リヤドライブ軸
５ プロペラシャフト
６ ドライブピニオン軸部
７ 後輪終減速装置
８ リダクションドライブギヤ
９ リダクションドリブンギヤ
１０ フロントドライブ軸
１１ 前輪終減速装置
１３fl、１３fr、１３rl、１３rr ドライブ軸
１４fl、１４fr、１４rl、１４rr 車輪
１５ トランスファクラッチ（駆動力配分手段）
１７ｌ、１７ｒ ホイールクラッチ（クラッチ手段）
２１fl、２１fr、２１rl、２１rr 車輪速センサ
２２ ハンドル角センサ
２３ ヨーレートセンサ
２４ エンジン回転数センサ
２５ 吸入空気量センサ
２６ トランスミッション制御部
２７ 前方環境認識装置（前方走行状態推定手段）
３０ 制御ユニット
３０ａ 車速算出部
３０ｂ 目標ヨーレート算出部
３０ｃ ヨーレート偏差算出部
３０ｄ 目標ヨーモーメント算出部
３０ｅ 旋回外輪駆動力算出部
３０ｆ エンジントルク算出部
３０ｇ トランスミッション出力トルク算出部
３０ｈ トランスファクラッチ締結力算出部
３０ｉ クラッチ締結判定部
３０ｊ クラッチ制御部（クラッチ制御手段、駆動力配分制御手段）
３１trc トランスファクラッチ駆動部
３１wcl、３１wcr ホイールクラッチ駆動部

本発明の一形態による４輪駆動車の制御装置は、前軸と後軸のどちらか一方の主駆動軸と他方の副駆動軸との間に上記主駆動軸と上記副駆動軸間の駆動力配分を可変自在な駆動力配分手段を設け、上記副駆動軸には左右輪間の差動機構に代えて左車輪側と右車輪側のそれぞれに駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段を設けた４輪駆動車の制御装置であって、車両の前方走行路を認識して車両の前方走行状態を推定する前方走行状態推定手段と、少なくとも上記前方走行状態推定手段で推定した車両の前方走行状態に基づいて上記副駆動軸の上記左右のクラッチ手段の継断を制御するクラッチ制御手段と、車両の運転状態に基づいて車両に付加するヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして算出し、該目標ヨーモーメントに基づいて上記駆動力配分手段を制御する駆動力配分制御手段とを備え、上記駆動力配分制御手段は、上記主駆動軸の左右輪の平均車輪速が上記副駆動軸の旋回外輪の車輪速を越えていない場合には、上記駆動力配分手段による上記副駆動軸の駆動力配分を０とする。

Claims (9)

1. 前軸と後軸のどちらか一方の主駆動軸と他方の副駆動軸との間に上記主駆動軸と上記副駆動軸間の駆動力配分を可変自在な駆動力配分手段を設け、上記副駆動軸には左右輪間の差動機構に代えて左車輪側と右車輪側のそれぞれに駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段を設けた４輪駆動車の制御装置であって、
   車両の前方走行路を認識して車両の前方走行状態を推定する前方走行状態推定手段と、
   少なくとも上記前方走行状態推定手段で推定した車両の前方走行状態に基づいて上記副駆動軸の上記左右のクラッチ手段の継断を制御するクラッチ制御手段と、
   車両の運転状態に基づいて車両に付加するヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして算出し、該目標ヨーモーメントに基づいて上記駆動力配分手段を制御する駆動力配分制御手段と、
   を備えたことを特徴とする４輪駆動車の制御装置。
2. 上記前方走行状態推定手段で認識した前方走行路にカーブが存在する場合は、上記クラッチ制御手段は、上記カーブを走行する際の旋回外輪側のクラッチ手段を締結すると共に、旋回内輪側のクラッチ手段を開放することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車の制御装置。
3. 上記前方走行状態推定手段で認識した前方走行路にカーブが存在しない場合は、前方走行時に車両に対する所定の外乱入力が推定される際に、上記クラッチ制御手段は、上記左右のクラッチ手段を共に締結することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の４輪駆動車の制御装置。
4. 上記駆動力配分制御手段は、上記主駆動軸の左右輪の平均車輪速が上記副駆動軸の旋回外輪の車輪速を越えている場合には、上記目標ヨーモーメントに基づいて上記駆動力配分手段を制御し、上記クラッチ制御手段は、上記副駆動軸の旋回外輪側のクラッチ手段を締結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４輪駆動車の制御装置。
5. 上記駆動力配分制御手段で、上記目標ヨーモーメントに基づいて設定される上記駆動力配分手段の制御量は、上記副駆動軸の旋回外輪の目標駆動トルクとトランスミッション出力トルクの小さい方に応じて設定す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４輪駆動車の制御装置。
6. 上記駆動力配分制御手段は、上記主駆動軸の左右輪の平均車輪速が上記副駆動軸の旋回外輪の車輪速を越えていない場合には、上記駆動力配分手段による上記副駆動軸の駆動力配分を０と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４輪駆動車の制御装置。
7. 上記目標ヨーモーメントは、車両のアンダーステア傾向を抑制するヨーモーメントであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の４輪駆動車の制御装置。
8. 上記駆動力の伝達を継断自在なクラッチ手段は、ホイールクラッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載の４輪駆動車の制御装置。
9. 上記主駆動軸は車両の前軸であり、上記副駆動軸は車両の後軸であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載の４輪駆動車の制御装置。

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