JP2014118074A - Control unit of four-wheel-drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、四輪駆動車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a four-wheel drive vehicle.
従来の四輪駆動車両の制御装置としては、車両の前後輪に駆動源からの駆動力を常時かつ可変に分配する駆動力分配手段と、車両の旋回状態に基づいて前後輪間の駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量を算出する制御量算出手段と、車両の現在のステア特性を判定するステア特性判定手段と、前後輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速検出手段と、ステア特性判定手段により判定されたステア特性と車輪速検出手段により検出された前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて、旋回対応制御量を増加補正側または減少補正側に作用させ、補正後の駆動力分配に基づいて駆動力分配手段を制御する駆動力分配制御手段と、を備えたものが知られている。 Conventional control devices for four-wheel drive vehicles include driving force distribution means for constantly and variably distributing driving force from a driving source to front and rear wheels of the vehicle, and distribution of driving force between the front and rear wheels based on the turning state of the vehicle. Control amount calculation means for calculating a turning-related control amount as a correction amount for the vehicle, steer characteristic determination means for determining the current steering characteristic of the vehicle, wheel speed detection means for detecting the wheel speeds of the front and rear wheels, and steer characteristic determination Depending on the combination of the steer characteristic determined by the means and the magnitude relationship between the wheel speeds of the front and rear wheels detected by the wheel speed detecting means, the turning correspondence control amount is applied to the increase correction side or the decrease correction side, and the corrected A driving force distribution control unit that controls the driving force distribution unit based on the driving force distribution is known.
しかしながら、このような従来の四輪駆動車両の制御装置は、前後輪に対して駆動力を分配するタイミングと、そのタイミングにおける駆動力の分配比率とによっては、車両の旋回性能を向上させることができなくなってしまうことがあるといった課題があった。 However, such a conventional control device for a four-wheel drive vehicle can improve the turning performance of the vehicle depending on the timing of distributing the driving force to the front and rear wheels and the distribution ratio of the driving force at that timing. There was a problem that it might become impossible.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる四輪駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device for a four-wheel drive vehicle capable of improving the turning performance of the vehicle as compared with the conventional one. To do.
本発明の四輪駆動車両の制御装置は、上記目的を達成するため、(1)駆動源から主駆動輪と従駆動輪とに伝達される駆動力の分配比率を変更することができる駆動力分配機構を備えた四輪駆動車両の制御装置において、前記四輪駆動車両が旋回状態にあるときに操舵輪の内輪の回転速度が外輪の回転速度以下であることを条件として、前記従駆動輪に分配する駆動力を低下させるよう前記駆動力分配機構を制御する駆動力分配制御ユニットを備えている。 In order to achieve the above object, the control device for a four-wheel drive vehicle of the present invention (1) a drive force capable of changing the distribution ratio of the drive force transmitted from the drive source to the main drive wheel and the slave drive wheel. In the control device for a four-wheel drive vehicle including a distribution mechanism, the slave drive wheel is provided on the condition that when the four-wheel drive vehicle is in a turning state, the rotation speed of the inner wheel of the steering wheel is equal to or lower than the rotation speed of the outer wheel. And a driving force distribution control unit for controlling the driving force distribution mechanism so as to reduce the driving force distributed to each other.
この構成により、本発明の四輪駆動車両の制御装置は、車両が旋回状態にあるときに操舵輪の内輪の回転速度が外輪の回転速度以下となる旋回加速初期に、従駆動輪に分配する駆動力を低下させることにより、早期に操舵輪の内輪をスリップさせる。 With this configuration, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention distributes to the driven wheels at the initial stage of turning acceleration in which the rotation speed of the inner wheel of the steering wheel is equal to or lower than the rotation speed of the outer wheel when the vehicle is in a turning state. By reducing the driving force, the inner wheel of the steered wheel is slipped early.
この結果、内輪と外輪との間のトルク差が増加し、車両の旋回モーメントが増加する。したがって、本発明の四輪駆動車両の制御装置は、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる。 As a result, the torque difference between the inner wheel and the outer wheel increases, and the turning moment of the vehicle increases. Therefore, the control device for a four-wheel drive vehicle of the present invention can improve the turning performance of the vehicle as compared with the conventional one.
また、上記(1)に記載の四輪駆動車両の制御装置において、(2)前記駆動力分配制御ユニットは、前記従駆動輪に分配する駆動力を低下させることを条件として、前記従駆動輪に分配する駆動力を0にするよう前記駆動力分配機構を制御するようにしてもよい。 In the control device for a four-wheel drive vehicle described in (1) above, (2) the driving force distribution control unit is configured to reduce the driving force distributed to the slave driving wheels, on the condition that the slave driving wheels are The driving force distribution mechanism may be controlled so that the driving force distributed to zero is zero.
この構成により、本発明の四輪駆動車両の制御装置は、旋回加速初期に、従駆動輪に分配する駆動力を低下させることができる。 With this configuration, the control device for a four-wheel drive vehicle of the present invention can reduce the driving force distributed to the driven wheels at the beginning of turning acceleration.
また、上記(1)または(2)に記載の四輪駆動車両の制御装置において、(3)前記駆動力分配制御ユニットは、前記四輪駆動車両が旋回状態にあるときに前記操舵輪の内輪の回転速度が外輪の回転速度より高いことを条件として、前記操舵輪の内輪の回転速度と外輪の回転速度との差に応じた駆動力と、前記主駆動輪と前記従駆動輪とのスリップ率差に応じた駆動力とのうち高い方の駆動力を前記従駆動輪に分配するよう前記駆動力分配機構を制御するようにしてもよい。 Further, in the control device for a four-wheel drive vehicle described in (1) or (2) above, (3) the drive force distribution control unit is configured such that when the four-wheel drive vehicle is in a turning state, the inner wheel of the steering wheel On the condition that the rotational speed of the outer wheel is higher than the rotational speed of the outer wheel, the driving force according to the difference between the rotational speed of the inner ring of the steering wheel and the rotational speed of the outer wheel, and the slip between the main driving wheel and the sub driving wheel You may make it control the said driving force distribution mechanism so that the higher driving force among the driving force according to a rate difference may be distributed to the said driven wheel.
この構成により、本発明の四輪駆動車両の制御装置は、車両が旋回状態にあるときに操舵輪の内輪の回転速度が外輪の回転速度より高い場合、すなわち、操舵輪の内輪が過度にスリップした場合には、操舵輪の内輪の横力低下を防ぐように従駆動輪に駆動力を分配するため、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる。 With this configuration, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention enables the inner wheel of the steering wheel to slip excessively when the rotation speed of the inner wheel of the steering wheel is higher than the rotation speed of the outer wheel when the vehicle is turning. In this case, since the driving force is distributed to the driven wheels so as to prevent the lateral force of the inner wheels of the steered wheels from being lowered, the turning performance of the vehicle can be improved compared to the conventional one.
本発明によれば、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる四輪駆動車両の制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compared with the conventional one, the control apparatus of the four-wheel drive vehicle which can improve the turning performance of a vehicle can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態においては、フロントエンジン・フロントドライブ形式の所謂、FF形式の四輪駆動車両に本発明に係る四輪駆動車両の制御装置を適用した例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention is applied to a so-called FF-type four-wheel drive vehicle of the front engine / front drive type will be described.
図1に示すように、四輪駆動車両1は、駆動力を発生する内燃機関としてのエンジン10と、変速機11およびフロントディファレンシャル装置(以下、単に「フロントデフ」という)12を含んで構成されるトランスアクスル13と、トランスファ装置14と、左右の前輪15L、15Rと、左右のドライブシャフト16L、16Rと、プロペラシャフト17と、電子制御カップリング18と、リヤディファレンシャル装置(以下、単に「リヤデフ」という)19と、左右の後輪20L、20Rと、左右のドライブシャフト21L、21Rと、ECU(Electronic Control Unit)23とを備えている。
As shown in FIG. 1, a four-
なお、本実施の形態において、エンジン10は、ガソリンを燃料とする直列4気筒のエンジンによって構成されているものとして説明するが、本発明においては、直列6気筒エンジン、V型6気筒エンジン、V型12気筒エンジンまたは水平対向6気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
また、エンジン10に用いられる燃料は、ガソリンに代えて、軽油等の炭化水素系の燃料であってもよく、エタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。
The fuel used for the
変速機11は、エンジン10とフロントデフ12との間に設けられており、エンジン10の回転を変速してフロントデフ12に出力するようになっている。変速機11は、トルクコンバータ30と、複数の前進用変速段および後進段を形成するギヤユニット31と、出力軸32とを備えている。
The
出力軸32の一端には、出力ギヤ33が一体回転可能に取り付けられている。なお、本実施の形態において、変速機11は、自動変速機として説明するが、本発明においては、無段変速機等によって構成されてもよい。
An
フロントデフ12は、デフケース40を備えており、デフケース40は、図示しない軸受を介してトランスアクスル13のハウジング13aに回転自在に支持されている。デフケース40の外周部には、出力ギヤ33と噛み合うリングギヤ41が設けられており、デフケース40内には、互いに向かい合うように一対のデフピニオンギヤ42が取り付けられている。
The
一対のデフピニオンギヤ42は、デフケース40と共に公転可能であり、かつデフケース40に対して自転可能である。一対のデフピニオンギヤ42には、一対のサイドギヤ43が噛み合っている。一対のサイドギヤ43は、ドライブシャフト16L、16Rを介して前輪15L、15Rにそれぞれ連結されている。なお、本実施の形態において、前輪15L、15Rは、本発明における主駆動輪および操舵輪を構成する。
The pair of
このように、フロントデフ12は、ドライブシャフト16L、16Rに接続されており、エンジン10から変速機11を介して出力された駆動力を前輪15L、15Rに分配して伝達することにより、エンジン10の駆動力の回転速度差を許容するようになっている。
Thus, the
また、ドライブシャフト16L、16Rには、前輪15L、15Rがそれぞれ連結されており、前輪15L、15Rは、ドライブシャフト16L、16Rを中心に回転するようになっている。
Further,
トランスファ装置14は、フロントデフ12の回転軸方向に位置するように設けられている。なお、フロントデフ12の回転軸方向は、デフケース40およびドライブシャフト16L、16Rの回転軸方向と同一方向である。
The
デフケース40の端部には、トランスファ装置14内に突出した円筒状のボス40aが形成されている。トランスファ装置14は、ベベルギヤ50と、出力ピニオン51とを備えている。
A
プロペラシャフト17は、トランスファ装置14と電子制御カップリング18との間に設けられており、プロペラシャフト17の先端部は、トランスファ装置14の出力ピニオン51に接続されている。電子制御カップリング18は、先端部でプロペラシャフト17に連結され、後端部でリヤデフ19に連結されている。
The
電子制御カップリング18は、駆動力分配機構を構成し、ECU23から出力される制御電流に応じて作動することにより、エンジン10から発生されたトルクを前輪15L、15R側および後輪20L、20R側で100:0から50:50までの範囲で無段階に配分するようになっている。
The
リヤデフ19は、デフケース60を備えており、デフケース60の外周には電子制御カップリング18のドライブピニオンギヤ18aと噛み合うリングギヤ61が設けられている。
The
デフケース60内には、互いに向かい合うように一対のデフピニオンギヤ62が取り付けられている。一対のデフピニオンギヤ62は、デフケース60と共に公転自在で、かつデフケース60に対して自転自在となっている。
A pair of
一対のデフピニオンギヤ62には、一対のサイドギヤ63が噛み合わされており、一対のサイドギヤ63は、ドライブシャフト21L、21Rを介して後輪20L、20Rにそれぞれ連結されている。なお、本実施の形態において、後輪20L、20Rは、本発明における従駆動輪を構成する。
A pair of
ECU23は、図示を省略するが、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、フラッシュメモリと、入出力ポートとを備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
Although not shown, the
ECU23のROMには、当該マイクロプロセッサをECU23として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ECU23のCPUがRAMを作業領域としてROMに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、ECU23として機能する。
A program for causing the microprocessor to function as the
本実施の形態において、ECU23の入力側には、ドライブシャフト16L、16R、21L、21Rの回転速度をそれぞれ検出する車輪速センサ101FL、101FR、101RL、101RR、および、図示しないステアリングの舵角を検出する舵角センサ102等の各種センサ類が接続されている。また、ECU23の出力側には、電子制御カップリング18等の各種制御対象類が接続されている。
In the present embodiment, on the input side of the
ECU23は、電子制御カップリング18に出力する制御電流によって電子制御カップリング18を制御する駆動力分配制御ユニットを構成する。具体的には、ECU23は、通常時、車輪速センサ101FL、101FRによって検出された回転速度の平均値Vfと、車輪速センサ101RL、101RRによって検出された回転速度の平均値Vrとを算出するようになっている。
The
さらに、ECU23は、算出した各平均値Vf、Vrに基づいて、前輪15L、15Rと後輪20L、20Rとのスリップ率差Ds(=(Vf−Vr)/Vr)を算出し、算出したスリップ率差Dsに予め実験的に最適に定められたゲインGsを乗じた値Gs×Dを駆動力Fsの値として後輪20L、20Rに分配するよう電子制御カップリング18を制御するようになっている。
Further, the
また、ECU23は、四輪駆動車両1が旋回状態にあるときに前輪15L、15Rの内輪(右旋回状態においては、前輪15R)の回転速度Viが外輪(右旋回状態においては、前輪15L)の回転速度Vo以下であることを条件として、後輪20L、20Rに分配する駆動力を通常時より低下させる(本実施の形態においては、0とする)よう電子制御カップリング18を制御するようになっている。
Further, the
ここで、ECU23は、舵角センサ102によって検出されたステアリングの舵角の絶対値が、例えば、15度以上であるときに四輪駆動車両1が旋回状態にあると判断するようになっている。
Here, the
一方、ECU23は、四輪駆動車両1が旋回状態にあるときに前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viが外輪の回転速度Voより高いことを条件として、前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viと外輪の回転速度Voとの差に応じた駆動力Fdと、前輪15L、15Rと後輪20L、20Rとのスリップ率差Dsに応じた駆動力Fsとのうち高い方の駆動力を後輪20L、20Rに分配するよう電子制御カップリング18を制御するようになっている。
On the other hand, the
すなわち、ECU23は、四輪駆動車両1が旋回状態にあるときに前輪15L、15Rの内輪の回転速度が外輪の回転速度より高いことを条件として、前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viと外輪の回転速度Voの差Dd(=Vo−Vi)に予め実験的に最適に定められたゲインGdを乗じた値Gd×Ddを後輪20L、20Rに分配する駆動力Fdとして算出するようになっている。
That is, the
さらに、ECU23は、このように算出した駆動力Fdと、通常時の駆動力Fsとのうち高い方の駆動力を後輪20L、20Rに分配するよう電子制御カップリング18を制御するようになっている。
Further, the
以上のように構成されたECU23による駆動力分配動作について図2を参照して説明する。なお、以下に説明する駆動力分配動作は、四輪駆動車両1が旋回状態にあることを条件に、繰り返し実行される。
The driving force distribution operation by the
まず、ECU23は、前輪15L、15Rの内輪の回転速度(図中、「駆動内輪速度」と記す)Viが外輪の回転速度(図中、「駆動外輪速度」と記す)Voより高いか否かを判断する(ステップS1)。
First, the
ここで、前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viが外輪の回転速度Voより高くないと判断した場合には、ECU23は、後輪20L、20R(図中、「従動輪」と記す)に分配する駆動力を0とするよう電子制御カップリング18を制御し(ステップS2)、駆動力分配動作を終了する。
Here, when it is determined that the rotational speed Vi of the inner ring of the
一方、前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viが外輪の回転速度Voより高いと判断した場合には、ECU23は、前輪15L、15Rの内輪の回転速度Viと外輪の回転速度Voとの差(図中、「駆動内外輪速度差」と記す)DdにゲインGdを乗じた値Gd×Ddを後輪20L、20Rに分配する駆動力(図中、「従動輪駆動力」と記す)Fdとして算出する(ステップS3)。
On the other hand, when it is determined that the inner wheel rotational speed Vi of the
次いで、ECU23は、前輪15L、15Rと後輪20L、20Rとのスリップ率差Dsを算出し、算出したスリップ率差(図中、「前後輪スリップ率差」と記す)DsにゲインGsを乗じた値Gs×Dsを後輪20L、20Rに分配する駆動力Fsとして算出するようになっている(ステップS4)。
Next, the
次いで、ECU23は、ステップS3で算出した駆動力Fdと、ステップS4で算出した駆動力Fsのうち高い方の駆動力を後輪20L、20Rに分配し(ステップS5)、駆動力分配動作を終了する。
Next, the
ここで、図3を参照して、本実施の形態の作用について説明する。図3には、実験により得られた、ステアリングの舵角と、後輪20L、20Rに分配する駆動力(従動輪配分比[%])との関係、および、ステアリングの舵角と、四輪駆動車両1の旋回モーメント(ヨーレート[deg/s])との関係が示されている。また、図3において、通常の駆動力分配動作を実行したときの例が破線で示され、本実施の形態における駆動力分配動作を実行したときの例が実線で示されている。
Here, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the steering angle of the steering and the driving force (driven wheel distribution ratio [%]) distributed to the
図3に示すように、通常の駆動力分配動作を実行した場合には、ステアリングの舵角が約90deg以上となる符号3で示す領域から、後輪20L、20Rに分配する駆動力(従動輪配分比[%])を増加させても、四輪駆動車両1の旋回モーメント(ヨーレート[deg/s])が高くならないため、車両の旋回性能が向上できていない。
As shown in FIG. 3, when a normal driving force distribution operation is performed, the driving force (driven wheel) distributed to the
これに対し、本実施の形態における駆動力分配動作を実行した場合には、ステアリングの舵角が約90deg以上となる領域においても、四輪駆動車両1の旋回モーメントを高くしていくことができる。
On the other hand, when the driving force distribution operation in the present embodiment is executed, the turning moment of the four-
以上のように、本実施の形態は、四輪駆動車両1が旋回状態にあるときに前輪15L、15Rの内輪の回転速度が外輪の回転速度以下となる旋回加速初期に、後輪20L、20Rに分配する駆動力を低下させることにより、早期に前輪15L、15Rの内輪をスリップさせる。
As described above, in the present embodiment, when the four-
この結果、前輪15L、15Rの内輪と外輪との間のトルク差が増加し、四輪駆動車両1の旋回モーメントが増加する。したがって、本実施の形態に係るECU23は、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる。
As a result, the torque difference between the inner and outer wheels of the
また、本実施の形態は、四輪駆動車両1が旋回状態にあるときに前輪15L、15Rの内輪の回転速度が外輪の回転速度より高い場合、すなわち、前輪15L、15Rの内輪が過度にスリップした場合には、前輪15L、15Rの内輪の横力低下を防ぐように後輪20L、20Rに駆動力を分配するため、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, when the four-
なお、本実施の形態においては、FF形式の四輪駆動車両に本発明における四輪駆動車両の制御装置を適用した例について説明したが、本発明における四輪駆動車両の制御装置は、ECU23は、フロントエンジン・リアドライブ形式の所謂、FR形式の四輪駆動車両に適用することもできる。
In the present embodiment, the example in which the control device for a four-wheel drive vehicle in the present invention is applied to an FF type four-wheel drive vehicle has been described. However, the control device for a four-wheel drive vehicle in the present invention is an
以上に説明したように、本発明に係る四輪駆動車両の制御装置は、従来のものと比較して、車両の旋回性能を向上させることができるという効果を有し、駆動源から主駆動輪と従駆動輪とに伝達される駆動力の分配比率を変更することができる駆動力分配機構を備えた四輪駆動車両に有用である。 As described above, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention has an effect that the turning performance of the vehicle can be improved as compared with the conventional one, and the main drive wheel from the drive source. This is useful for a four-wheel drive vehicle equipped with a driving force distribution mechanism capable of changing the distribution ratio of the driving force transmitted to the driving wheel and the driven wheel.
1…四輪駆動車両、15L、15R…前輪(主駆動輪、操舵輪)、17…プロペラシャフト、18…電子制御カップリング(駆動力分配機構)、20L、20R…後輪(従駆動輪)、23…ECU(駆動力分配制御ユニット)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記四輪駆動車両が旋回状態にあるときに操舵輪の内輪の回転速度が外輪の回転速度以下であることを条件として、前記従駆動輪に分配する駆動力を低下させるよう前記駆動力分配機構を制御する駆動力分配制御ユニットを備えたことを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。 In a control device for a four-wheel drive vehicle provided with a drive force distribution mechanism capable of changing a distribution ratio of drive force transmitted from a drive source to a main drive wheel and a slave drive wheel,
The driving force distribution mechanism that reduces the driving force distributed to the driven wheels on condition that the rotational speed of the inner wheel of the steering wheel is equal to or lower than the rotational speed of the outer wheel when the four-wheel drive vehicle is in a turning state. A control device for a four-wheel drive vehicle, comprising a drive force distribution control unit for controlling the vehicle.
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